打拍优化时序不像听起来那么简单

如果你参加过IC校招面试，自然会被问到“setup/hold的概念，以及setup/hold违例怎么办？”

这时候，你肯定会立马在脑海中从打拍或者插buffer两个答案中选一个。但是在实际项目中，往往没有这么简单。举一个实际的场景：

AXI master和AXI slave这一簇信号出现setup时序违例怎么办？

1、从AXI master 到AXI slave 出现setup违例;

2、从AXI slave 到AXI master出现setup违例；

3、两者都出现setup时序违例。

所以AXI master和AXI slave之间的打拍会存在4中模式：

Forward Registered ：对valid和payload路打拍

Backward Registered ：对ready路打拍

Fully Registered ：同时对valid/payload路和ready路打拍

Pass Through Mode：Bypass，均不打拍

这个问题没那么容易或者说不能够直接打拍，是因为这一簇信号遵循valid-ready协议，需要打拍的信号间存在时序的耦合。

所以问题就简化成如何在遵循valid -ready协议的master和slave 之间完成“打拍”，或者说在打拍的同时处理valid-ready协议。

Forward Registered

代码语言：javascript复制

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
   if (rst_n == 1'd0)
       valid_dst <= 1'd0;
   else if (valid_src == 1'd1)
       valid_dst <= #`DLY 1'd1;
   else if (ready_dst == 1'd1)
       valid_dst <= #`DLY 1'd0;
end
 
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
   if (rst_n == 1'd0)
       payload_dst <= 'd0;
   else if (valid_src == 1'd1 && ready_src == 1'd1)
       payload_dst <= #`DLY payload_src;
end
 
ready_src = (~valid_dst) | ready_dst

现在来分析下上述Forward Registered 打拍代码的几个输出端口：

valid_dst：在master发请求(拉高valid_src)时拉高valid_dst，直到当前master没有valid请求并且slave可以接收请求(拉高ready_dst)时拉低valid_dst，表示一次传输完成。

payload_dst：在master发请求(拉高valid_src)，并且前面没有请求、请求已经被接收或者正在被接收时将payload_src打拍赋给payload_dst。

其实master本身也会遵循valid-ready协议，payload_src和valid_src做同样处理就行，即也可以在(valid_src == 1'd1 && ready_src == 1'd0)时进行赋值，因为此时payload_src输入应该约束保持原始数据。

ready_src：register slice或者slave可以接收数据时拉高ready_src.

Backward Registered

代码语言：javascript复制

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
   if (rst_n == 1'd0)
       valid_tmp0 <= 1'd0;
   else if (valid_src == 1'd1 && ready_dst == 1'd0 &&valid_tmp0 == 1'd0)
       valid_tmp0 <= #`DLY 1'd1;
   else if (ready_dst == 1'd1)
       valid_tmp0 <= #`DLY 1'd0;
end
 
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if (rst_n == 1'd0)
       payload_tmp0 <= 'd0;
   else if (valid_src == 1'd1 && ready_dst == 1'd0 &&valid_tmp0 == 1'd0)
       payload_tmp0 <= #`DLY payload_src;
end
 
assign payload_dst = (valid_tmp0 == 1'd1) ?payload_tmp0 : payload_src;
 
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
   if (rst_n == 1'd0)
       ready_src <= 1'd0;
   else
       ready_src <= #`DLY ready_dst;
end

Backward Registered 打拍相比较Forward Registered 会复杂点，因为存在slave没有ready时master发来请求，需要暂存payload的场景。

现在来分析下上述Backward Registered打拍代码的几个输出端口：

ready_src：对ready通路直接进行打拍。

valid_dst：当slave没有ready，master发来请求时拉高标志位valid_tmp0，表示下一次slave准备好之后应该从register slice内暂存的payload拿数据

payload_dst：当slave没有ready，master发来请求时暂存payload到payload_tmp。最终的payload_dst根据标志位valid_tmp0从payload_tmp和payload_src之间选择

Fully Registered

类似于，简单理解就是个乒乓BUFFER，使用非空信号做valid_dst；payload的非满信号做ready_src

Pass Through Mode

直接相连

通过上述分析，可以使用register slice mode参数化的库，在后端要求AXI BUS打拍时直接调用，而无需重复造轮子。

Reference：

https://blog.csdn.net/cy413026/article/details/88698824

buffer dst slice src

0 人点赞