ICer技能03Design Compile

1.简介

Design Compile是完成RTL代码编写且功能仿真之后的逻辑综合工具，其作用就是将前端设计工程师编写好的RTL代码，映射到指定的工艺库上，通过约束、优化，形成门级网表文件

2.三个大过程

1. translation：将Verilog转化为GTECH网表
2. gate mapping：再配合工艺库生成门级网表
3. logic optimization：根据约束eda工具会做一些力所能及的优化

3.DC具体流程

1. 指定工艺库（.db .lib）指定设计文件（.v）
2. 添加时序约束（timing constraints）以及设计规则约束（design rules constraints，包括限载模型、功耗、面积等约束）
3. 进行综合
4. 分析：时序报告、面积报告、功耗报告等
5. 导出ddc网表给到后端

4.实际过程

4.1 打开DC

当然打开前要先安装好DC工具。

• 使用界面打开

   design_vision
  

• 使用命令行打开

   dc_shell
  

• 使用tcl脚本

   dc_shell -f syn.tcl | tee -i sys.log
  

4.2 设置寻找路径

• DC会寻找search_path目录中指定的设计和库文件

• 通常包括Verilog、库和脚本的目录

• 用户可以将目录添加到默认列表中

   set_app_var search_path "$search_path" ./rtl   ./scripts  ./libs"
  

4.3 指定工艺库

需要指定的库有两个

• target library：生成门级网表用的，如台积电的90nm工艺库

   set_app_var target_library 90nm_typical.db
  

• link library：一般和target library一样，修改工艺的时候用到link

   set_app_var link library "* 90nm_typical.db"
   set_app_var link library "* $target_library "   //将原有的工艺改为90nm工艺
  

4.4 指定设计文件

这里需要注意顶层（TOP）文件的设置

	read_verilog "TOP.v   a.v   b.v   c.v"

多个.v文件时设置顶层

	current_design TOP（这个TOP是指模块的名字而不是文件的名字）

4.5 添加时序约束

时钟周期为2个时间单位，时间单位一般为ns

clock period  create_clock -period 2 [get_ports ClK]

时钟误差±0.3

clock skew set_clock_uncertainty -setup 0.3 [get_clocks CLK]

时钟从0-1 1-0的变化时间max设置0.15

clock transition set_clock_transition -max 0.15 [get_clocks CLK]

晶振到CLK的延迟时间设置0.7

clock latency set_clock_latency -max 0.7 [get_clocks CLK]

IO口A输入延迟设置0.6

set_input_delay -max 0.6 -clock CLK [get_ports A]

IO口B输出延迟设置0.8

set_output_delay -max 0.8 -clock CLK [get_ports B]

IO口A输入从1-0 0-1延迟设置0.12

set_input_transition 0.12 [get_ports A]

4.6综合优化

综合时会自动进行优化，而优化包括以下3个方面：

• 架构优化
• 逻辑优化
• 门级映射优化

在满足时序约束的条件下，把面积做到最小，指令：

compile           
compile_ultra //更大力度优化，时间更久

4.7 查看报告

包括前面说的时序、面积等

report_qor         //report quality of result
report_timing

4.8 输出

• sdc约束文件

• ddc文件：网表+sdc的产出

• gv文件：后仿真用到

• sdf文件：时延文件，后仿真用到

   write_sdc design.sdc
   write -f ddc -hier -output ddc.ddc
   write f verilog -hier -outout design.gv
  

5. 脚本运行

上面说了这么多，那么脚本怎么跑呢？

1. .synopsys_dc.setup ：决定两个工艺库和路径
2. syn.sdc：约束文件
3. syn.tcl：真正的脚本文件
4. 最后运行dc_shell -f syn.tcl | tee -i sys.log

6.实战

①首先工程文件夹dc_test
②接着建立lab_add和library文件夹

③然后在lab_add下建立测试文件夹verilog和综合文件夹syn

④在verilog中添加文件add.v

module add
(
	input		a,b,c_in,
	output		sum,c_out
);

assign sum = a ^ b ^ c_in;

assign c_out = (c_in & b)|(a & b)|(a & c_in);

endmodule

⑤在syn下有4个文件

1. 启动时选择工艺库的文件.synopsys_dc.setup，这个文件要用ls -a查看，内容如下

   set design "sj"
   set company "s725"
   set_app_var search_path ". $search_path ../../library"
   set_app_var target_library typical.db
   set_app_var link_library "* typical.db"
   set symbol_library tsmc13fsg_6lm.sdb
   define_design_lib syn_ws -path ./syn_ws
   

2. 没啥用的synopsys_dc.setup文件（我不知道有什么用，会优先选择.开头的文件）

3. makefile文件，只写了clean一个功能，用make clean 来清理产生的文件，内容如下：

   clean:
   rm -rf *.log *.svf *.v *.sdf *Synth *.ddc syn_ws syn alib-52
   rm -rf *.gv *.sdc *.txt
   

4. 还有最重要的tcl文件，用来写约束，读取.v文件，设置限载模型，生成报告和其他文件等，内容如下：

   set design "sj"
   set company "s725"
   set_app_var search_path ". $search_path ../../library"
   set_app_var target_library typical.db
   set_app_var link_library "* typical.db"
   set symbol_library tsmc13fsg_6lm.sdb
   define_design_lib syn_ws -path ./syn_ws
   analyze -work syn_ws -format verilog ../verilog/add.v
   elaborate -work syn_ws add
   set_operating_conditions typical
   set_wire_load_model -name "tsmc090_wl10" [all_design]
   set_fix_multiple_port_nets -all -buffer_constants
   set_drive 5.0 [all_inputs]
   set_load 1.0 [all_outputs]
   set_max_fanout 5 [all_inputs]
   set_max_area 200
   set_max_delay 0.5 -to [all_outputs]
   compile
   report_timing
   report_area
   write -hierarchy -format ddc
   write -hierarchy -format verilog -output add_netlist.v
   write_sdf add.sdf
   exit
   

5. 理论上还有一个sdc的约束文件，但是我们这里综合的是纯组合逻辑电路一位全加器，所以时钟方面的约束并没有，上面tcl脚本中也给了一定的约束项

⑥在library下放入我们的工艺库文件（没有的可以私信我要），有如下几个文件，其中.db文件是给dc工具看的（打开是乱码），.lib文件是给我们开发者看的

⑦最后所有东西都准备完毕，在syn路径下，运行

dc_shell -f syn.tcl | tee -i syn.log

当然你不打后面的管道符命令也行，运行部分结果如下：



⑧这时候我们ls以下看看生成了什么新文件，红色框的是给到后端工程师用的

⑨运行make clean 将刚才产生的文件清除，ls查看一下，最后只剩下原来的文件