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什么是门控时钟?如何生成门控时钟?

时间:2026-02-01  作者:Diven  阅读:0

什么是门控时钟?

Clockgating:在数据无效时,将寄存器时钟关闭的技术,能够有效降低功耗, 是低功耗设计的重要方法。门控时钟其实就是一个逻辑模块,在寄存器的输入数据无效时,将寄存器的输入时钟置为0,而此时寄存器值保持不变,此时没有时钟翻转,避免了动态功耗。

如何生存门控时钟?

IC设计中,编写RTL代码的时候,只要采用合理规范的编码风格,即可以通过EDA工具自行产生门控时钟模块。

举例如下:

 

 

推荐的风格代码在else分支忽略,此时意味着在data_vld无效时data_out保持不变,此时状态与clock保持为0一致,因此具备生成门控时钟的条件,而不推荐风格代码,在data_vld无效时data_out为0,不符合门控时钟的状态,因此无法生成门控时钟。

上图两个电路图均为推荐风格代码的映射电路图,右侧为采用门控时钟设计的电路图。采用推荐风格代码的代码即可以通过EDA工具自行插入门控时钟。

由于门控时钟逻辑具有一定的开销,因此数据宽度过小不适合做clockgating。一般情况下,数据宽度大于8比特时建议采用门控时钟。

实际芯片使用的门控时钟模块是后端厂家专门设计的模块单元,而不仅仅是图上的简单设计。

门控时钟设计:门控时钟模块

Gvi在IC设计中,经常会用掉门控时钟单元,在不使用某些模块的时候使用门控时钟单元锁定时钟,使得时钟不跳变,从而降低功耗。

1、门控时钟单元代码verilog

模块输入信号分别为输入时钟,clk_in,输出时钟clk_out,使能信号en。

当使能信号en==1时,表示时钟不锁定,输入信号直接输出,模块功能类似:assign clk_in = clk_out。

当使能信号en==0时,表示时钟锁定,输出时钟不跳变。

xxxxx_phy_lib_name是后端厂商提供的定制时钟门控单元

2、门控时钟单元使用注意事项:

1)使能信号en可配置,复位默认值必须为1,

2)驱动en的时钟不能是被锁定后的时钟,即驱动信号的时钟要求永远是存在的

 

 

Module clk_gate( input clk_in , input clk_en, output clk_out ); `ifdef ASIC_DESIGN wire clk_out ; xxxxx_phy_lib_name xxxxx_phy_lib_name_u0 ( .O (clk_out ), .phi (clk_in ), .io (1'b0 ), .i1 (clk_en ) ); else `ifdef FPGA_DESIGN assign clk_out = clk_in ; else reg clk_en_d1 ; wire clk_out ; always@(*) begin if(!clk_in) clk_en_d1=clk_en ; end assign clk_out= clk_en_d1&clkin; `endif `endif endModule 

 

 

编辑:黄飞

 

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