一、背景

Vivado中時序分析工具默認會分析設計中所有時鐘相關的時序路徑，除非時序約束中設置了時鐘組或false路徑。使用set_clock_groups命令可以使時序分析工具不分析時鐘組中時鐘的時序路徑，使用set_false_path約束則會雙向忽略時鐘間的時序路徑

使用-group參數可以將一個時鐘設置到多個時鐘組中，如果時鐘組中沒有時鐘，則時鐘組為空組。只有至少兩個組都是非空組，為有效組時set_clock_groups約束才有效。如果只有一個組有效，其他組是空的，流程將會報錯。

二、時鐘間關系

2.1 時鐘關系分類

兩個時鐘的關系可以是同步時鐘，異步時鐘，非擴展時鐘。

同步時鐘： 兩個時鐘的相位關系是可預知的，常見的是兩個時鐘來源于相同的根時鐘或者共同的周期，如生成時鐘和主時鐘。

異步時鐘：當兩個是時鐘的相位關系不可預知時，則為異步時鐘，例如來源兩個晶振的時鐘，通過不同的輸入端口進入到FPGA內部，無法知道兩者的相位關系。

非擴展時鐘：當兩個時鐘在1000個周期內仍無無法找到共同的邊沿，在這種情況下，最差的setup關系在超過1000個周期上，但是時序分析工具將無法確認這是最差的情況。典型的例子是兩個奇數倍分頻的時鐘，如clk0和clk1都是由MMCMs產生的生成時鐘，周期分別為5.125ns和6.666ns。它們的上升沿在1000個周期內不存在重合。時序分析工具有一個0.01ns的setup路徑裕量，盡管兩個時鐘有已知的相位關系，但它們的波形使得無法進行正確的時序分析。

異步時鐘中，slack值可以按常規方法計算，但計算出的值不一定正確。因此，非擴展時鐘通常作為異步時鐘。

2.2 時鐘關系查看

時鐘Vivado中Report Clock Interaction可以查看時鐘間的關系

下圖顏色方塊中，橫坐標表示目的時鐘，縱坐標表示源時鐘，黑色No path表示不存在時序路徑，藍色User ignored Paths為用戶設置了不分析的約束，紅色Timed(Unsafe)表示異步時鐘或非擴展的時鐘，顏色塊下方的列表也顯示了時序的詳細信息。

三、異步時鐘組

3.1 優先級

異步時鐘和非擴展時鐘是沒法正確地進行時序分析， 在它們之間的時序路徑在分析時應該使用set_clock_groups進行忽略。相比于其他時序例外的命令，set_clock_groups的優先級最高，如果需要對異步時鐘進行分析，則不能對該時鐘使用set_clock_groups命令。

3.2 使用格式

在Timing Constraints窗口中，Clocks列下選擇Set Clock Groups

進入Set Clock Groups界面

Group name：設置時鐘組的名稱

Group 1: 添加屬于Group 1中的時鐘，點擊最右側的“+”可以設置多個組

The specified clocks are: 設置時鐘組里的時鐘與其他時鐘的關系，可為asynchronous，logically exclusive，physically exclusive。

-asynchronous：約束為異步時鐘組

-logically_exclusive：約束為邏輯互斥的時鐘組

-physically_exclusive：約束為物理線路互斥的時鐘組，設計中不能同時存在，最終表現的效果和-logically_exclusive是相同的。

約束命令示例：

set_clock_groups -name clk_group -asynchronous -group[get_clocks{create_clk1 gen_clk_2}]

3.3 asynchronous和exclusive

參數asynchronous表示創建異步時鐘組，使用場景如數據在不同速率的時鐘間通過FIFO進行傳輸時，使用異步時鐘組隔離時序關系。

參數exclusive表示時鐘組里的時鐘為互斥關系，例如，同一個節點中存在多個時鐘，當同一時間內只能一個時鐘生效，常用在時鐘多路復用上。

3.4 結果示例

以設計中存在4個時鐘clk1,clk2,clk3,clk4為例，時鐘之間均存在可分析的時序路徑。對時鐘進行不同的時鐘組約束，約束后的分析結果如下，Y表示進行時序分析，N表示不進行時序分析，參數使用asynchronous。

a)場景1：

set_clock_groups -name clk_group -asynchronous -group[get_clocksclk1]

b)場景2

set_clock_groups -name clk_group -asynchronous -group[get_clocks{clk1 clk2}]

時鐘組內部的時鐘間進行時序分析，和外部的時鐘不會進行時序分析

c)場景3

set_clock_groups -name clk_group -asynchronous -group[get_clocksclk1] -group[get_clocksclk2]

設置多個groups時，groups之間的clk不會進行時序分析

d)場景4

set_clock_groups -name clk_group -asynchronous -group[get_clocks{clk1 clk2}] -group[get_clocks{clk3 clk4}]

設置多個group時，group內部的時鐘間會進行時序分析，group間不會進行時序分析

總結：set_clock_group中group內部的時鐘只能組內間進行分析，不能跨組或與非約束中的時鐘進行時序分析