什么是门控时钟？如何生成门控时钟？

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之一。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？

在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