現(xiàn)代FPGA綜合工具會自動執(zhí)行門控時鐘轉(zhuǎn)換，而無需更改RTL代碼中的設(shè)計，然而，我們可能需要適當(dāng)?shù)厥謩又笇?dǎo)綜合工具執(zhí)行門控時鐘變換。需要注意的是，在這項任務(wù)中，各種綜合工具的能力是不一樣的，這是綜合工具效果的一個展示功能。

以下是使綜合工具成功轉(zhuǎn)換門控時鐘的一些簡單的指導(dǎo)。

識別基準(zhǔn)時鐘，并通過添加頻率或周期約束將其定義到綜合工具中，例如vivado或者synplify。

不要將下游門控時鐘定義為時鐘。去掉在SoC設(shè)計流程中可能指定的門控時鐘的任何周期或頻率限制。

在綜合工具中設(shè)置任何必要的控件，以啟用門控時鐘轉(zhuǎn)換。

識別設(shè)計中由門控時鐘驅(qū)動的任何黑盒。要修復(fù)驅(qū)動黑盒的門控時鐘，必須識別黑盒的時鐘和時鐘啟用信號輸入。應(yīng)使用特定于綜合工具的指令來識別它們。

如果在時鐘門控邏輯中存在組合回路，則組合回路應(yīng)該被斷開。這可以通過插入一個通路黑盒來實現(xiàn)，該黑盒是一個具有一個輸入和一個輸出的黑盒，位于組合環(huán)路路徑中，如圖所示。然后，我們可以為黑盒創(chuàng)建一個單獨的網(wǎng)表，輸出僅連接到輸入。然后，必須在放置和布線期間將為黑盒創(chuàng)建的網(wǎng)表添加到設(shè)計中。

當(dāng)遵循上述所有準(zhǔn)則時，綜合工具可以自動轉(zhuǎn)換所有可轉(zhuǎn)換門控時鐘。

當(dāng)滿足以下所有條件時，門控時鐘可轉(zhuǎn)換。

1 對于選通信號的某些組合，選通時鐘輸出必須能夠被禁用。

2 對于選通信號的其余組合，選通時鐘輸出應(yīng)等于基準(zhǔn)時鐘或其反相值。

3 門控時鐘僅基于一個基準(zhǔn)時鐘導(dǎo)出。

為了使SoC設(shè)計在基于FPGA的原型驗證平臺上可靠地工作，設(shè)計中的所有門控時鐘都應(yīng)該被轉(zhuǎn)換。如果門控時鐘是基于多個時鐘導(dǎo)出的，或者門控邏輯是復(fù)雜的，那么合成工具不能進行門控時鐘轉(zhuǎn)換。然而，這些場景有時在SoC設(shè)計中很常見，這會導(dǎo)致許多設(shè)置和保持時間沖突。以下是處理這些場景的一些方法。如果適用，請共同使用所有這些方法。

如果在由基本時鐘驅(qū)動的時序元件和未轉(zhuǎn)換的門控時鐘之間沒有路徑，則后者將不會產(chǎn)生任何跨域時序沖突。然而，它們在FPGA中的布線可能需要仔細(xì)控制，以避免上述競爭。

設(shè)計中的中間節(jié)點可以被識別并定義為基準(zhǔn)時鐘，使得由該節(jié)點驅(qū)動的門控邏輯是可轉(zhuǎn)換的。通常，SoC設(shè)計將具有時鐘生成邏輯塊crg模塊，該邏輯塊具有復(fù)雜的邏輯以生成一個理想的時鐘。該時鐘將基于許多不同時鐘之間的切換而創(chuàng)建。該生成的時鐘將用作設(shè)計中具有單獨選通邏輯的其余塊的基準(zhǔn)時鐘。在時鐘生成邏輯塊的輸出上定義時鐘將確保基于該時鐘創(chuàng)建的所有門控時鐘將由FPGA綜合工具轉(zhuǎn)換。

如果一個基本時鐘與其復(fù)雜門控時鐘之間存在有效的定時路徑，則嘗試手動平衡這些路徑之間的時鐘路徑。通過在

其中一個時鐘路徑中引入饋通LUT、時鐘緩沖器、PLL和數(shù)字時鐘管理器，可以實現(xiàn)平衡。

如果仍有一些門控時鐘未被轉(zhuǎn)換，并且存在巨大的有效時序沖突，則嘗試以非常高的頻率運行FPGA中的所有時序元件——大約是設(shè)計中最快時鐘的10倍。對于設(shè)計中的所有門控時鐘，插入相對于較快時鐘的上升沿檢測器。

該上升沿檢測器可以通過使用更快的時鐘對門控時鐘信號進行雙重注冊（例如clk_reg1和clk_reg2），然后形成邏輯以檢測從低到高的變化（~clk_reg2和 clk_reg_1）來設(shè)計，如果原始時鐘驅(qū)動也在負(fù)邊緣上工作的FF，則也需要負(fù)邊緣檢測器電路。

在放置和路由期間，必須注意這些邊緣檢測器的布局，以避免在路徑clk_reg1和clk_reg2之間引入差分延遲。使用這些邊緣檢測器的輸出作為所有順序元件的啟用，這些順序元件最初由相應(yīng)的門控/生成時鐘驅(qū)動。

這樣，整個FPGA由一個更快的時鐘源驅(qū)動，如圖所示。該時鐘將使用FPGA中的專用全局路由資源，因此相關(guān)的時鐘偏差將非常小，并且可以很容易地滿足時序要求。

時鐘門控在SoC設(shè)計中很常見，為了在FPGA上成功原型化SoC設(shè)計，應(yīng)謹(jǐn)慎處理門控時鐘。當(dāng)受到適當(dāng)約束時，現(xiàn)代FPGA綜合工具會自動處理大多數(shù)的門控時鐘。