Lower Power with CPF(二)

CPF文件可以有两种组织方式：Flat CPF file or Hierarchical CPF file。

由于在大型的SoC设计中，一般都采用Hierarchical的形式，所以本文主要按这个方式来讲。

Hierarchical CPF file：一般定义多个CPF file，通过include来组织起来，

可以分为Top_file：定义一个CPF_MODE变量来选择各个子CPF file，从而适用在FE-BE的flow中。

           xxx_domain.cpf：定义各个power domain，如pad，analog，SOC，CPU等。

           xxx_mode.cpf：定义各种用到的nominal_condition + mode，来定义各个mode。

           xxx_power.cpf：定义power and ground nets

           xxx_rule.cpf：定义level_shifter,isolate_cells,state_retention_cells,power_switch_cells等，可以再细分各个block的rule。

           xxx_macro.cpf：定义一些macro来建模，如analog, CPU，MEM等。

CPF的顶层一般规定:

set_cpf_version 2.0

set_hierarchy_separator /(default .)

set_register_naming_style  “_reg%s”   (netlist与RTL的FF或latches对应，a–>a_reg)

set_array_naming_style “_%d”   (netlist与RTL的FF或latches对应，[3:2]b—>b_reg_2, b_reg_3)

set_power_unit [mw] (default mw)

set_time_unit ns (default ns)

set_design xxx

end_design

set_macro_model   xxx

end_macro_model  xxx

set_power_target -leakage xx -dynamic xxx

Library-related definitions：一般都用define_xxx commands

Design_related definitions：一般都用create_xxx commands

Implementation-related definitions：一般采用updated_xxx commands

hierarchy的设计中，top和sys的cpf是分别写的，在top上通过set_instance来将sys上的power domain映射到top上。

set_instance  proj_top/u_sys_1\

                    -domain_mapping { {domain_in_sys1 domain_in_top1} {domain_in_sys2 domain_in_top2} {domain_in_sys3 domain_in_top3}}

include ./u_sys_1.cpf

create_power_nets -nets net_name -voltage 1.5 -internal/-external_shutoff_condition{}

          -internal表示该power net是内部经过power switch的secondary power

          -external_shutoff_condition表示该net是外部power switch的secondary power

          都不加表示该net是内部power switch之前的primary power

create_ground_nets -nets VSS

create_power_domain -name PD_name1  -default/-shutoff_condition/external_controlled_shutoff/base_domains

                   -default表示没有定义到的其他的port/pin都属于该domain

                   -shutoff_condition表示power switch动作的条件

                   -external_controlled_shutoff表示该power domain是由外部的power switch控制的

                   -base_domains表示在该module为该domain中提供primary power的domain

                   -boundary_ports表示该domain中包含的一些pin

update_power_domain -name PD_name  -primary_power_net VDD_name  -primary_groud_net VSS_name

                    -name中的PD_name必须与create语句中的name一致

                    -primary_power_net表示该domain中的输入power，经过top的power switch之后的power

                                       该net的名字必须与create_power_net中的名字相同

                    -primary_ground_net表示该domain中的gnd

                    -equivalent_power_nets {}如果该domain中在physical实现中有多个区域，power不同时，指定。

                                                           像很多phy中的power和controller和IO的power就是这种情况。

create_isolation_rule  -name iso_name  -pins “$iso_low_list” -isolation_condition “”  -isolation_output low/high

其中的变量$iso_low_list可以事先定义。

set iso_low_list/iso_high_list   “….”(使用tcl命令，为了在create iso时方便)

针对两个交互domain的约束：

create_isolation_rule  -name iso_name  -from PD_domain1  -to {PD_domain2 }  -exclude/-pins “” -isolation_condition “”  -isolation_output low/high

                             -from指定起始的power domain

                             -to指定去的domain，可以是多个

                             -exclude除去之后的pin，其余都是clamp到low/high

                             -pin指定clamp的pin

                             -isolation_condition指定进行iso的条件

                             -isolation_output指定输出的clamp的值

create_nominal_condition -name vdd_name -voltage

create_power_mode -name PD_mode_name -domain_conditions {power_domain@nominal1 power_domain@nominal2}

                                   -default用来指定一个default的power mode

两个规则用来创建power mode，指定power domain和对应的nominal。

create_power_switch_rule  -name PSW_name -domain PD_name -external_power_net VDD_name

                             -domain来用指定PSW输出的secondary power去向的power domain

                             -external_power_net只用在header类型的PSW中。

                             -external_groud_net只用在footer类型的PSW中。

 update_power_switch_rule  -name PSW_name  -enable_condition_1 net1  -enable_condition_2 net2 

                             -acknowledge_receiver_1 net1  -acknowledge_receiver_2 net2

                             -name与create中创建的power switch的名字相同。

                             -enable_condition_1/2 PSW的enable信号，两级表示一个weak/一个strong，分两级开启

                             -acknowledge_condition_1/2 PSW的反馈信号。

针对lower power的一些library cell的定义：

define_isolation_cell  -cells {}  -power  VDD_name -ground  VSS_name -enable pin -valid_location from/to/off

                  -power_switchable  net 只有在使用header类型的PSW时，指定那个可以switch的power

                  -power  net 总是有电的power

                  -ground  net  总是有电的ground

                  -valid_location to表示只在输出口进行iso，from表示总是在input口进行iso，off表示总是在power off的那个口进行iso

define_level_shifter_cell  -cells  {}  -input_voltage_range num1:num2 -output_voltage_range num1:num2 -direction down/up

                   -input_power_pin pin_num  -output_power_pin  pin_num -input_ground_pin  pin_num -output_ground_pin  pin_num

                   -enable  pin_name -valid_location to/from

                   -valid_location：to指定输出的信号进行level_shifter(default) from指定输入的信号进行level_shifter，either表示都可以

                   -enable pin_name：只有在该cell具有iso的功能时才有用

                   -direction down表示只能高电平到低电平，up表示只能低电平到高电平

                   -input_voltage_range 表示voltage的范围

define_always_on_cell  -cells {} -power_switchable VDD_name -power VDDR -ground VSS_name

                   -power_switchable表示可以switch的power

                   -power表示实电

                   -ground表示虚电

define_power_switch_cell  -cells {} -stage_1_enable  net_name  -stage_1_output  net_name

                                                    -stage_2_enable  net_name  -stage_2_output  net_name

                                                    -type header/footer -power_switchable VDD_name -power VDD

                   -type_1_enable：表示PSW的enable信号，一般分为两级

                   -type_1_output：表示经过buf/inv之后，输出到下一级PSW的信号。

                   -type：PSW的结构header/footer