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使用Virtex-5

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-27 21:58
tags:

-

2021年2月27日发(作者:smoothie)



R


应用指南:



Virtex-5


系列




使用



Virtex-5 FPGA


器件



实现



DDR SDRAM


控制




4




作者:



Toshihiko Moriyama




Rich Chiu




提要



本应用指南描述了在



Virtex?


-5


器件中实现的



200 MHz DDR SDRAM



JEDEC DDR400



(PC3200)


标准)控制器。本设计实现使用



IDELAY


单元调整读数据时序。读数据时序校准和调



整在此控制器中完成。




DDR SDRAM


器件是低成本、高密度的存储资源,在很 多存储器供应商处均可获得。本参考设



计利用



DDR400 SDRAM


器件开发而成。




DDR SDRAM



描述



DDR SDRAM


规范的详情可在电子工业联盟



(Electronic Industries Alliance, EIA)


成员



JEDEC



机构的网站上获得,网址为



/



DDR SDRAM


规范刊载在



JEDEC


技术文档



中,文


件名为



JESD79E


的参


考文件




DDR SDRAM


器件是硅片存储器资源,现在最经常用于 各种系统,包括从消费产品到视频系统



的各类


应用



DDR SDRAM


器件的频率高达



200 MHz




DDR400



DRAM


器件有组件或模块



两种配置。



DDR


控制器命令





1


所示为控制器发出的命令。这些 命令通过使用下列控制信号传输到存储器:





?


??


?< /p>


行地址选择



(RAS)



?


??


?< /p>


列地址选择



(CAS)



?


??


?< /p>


写使能



(W


E)



?


??


?


时钟使能


(CKE)


(器件配置后始终置为高)





?


??< /p>


?


芯片选择



(CS)


(器件运行期间始终置为低)






1:


DDR SDRAM


命令





信号编号



1



2



3



4



5



6



7



注:



功能



加载模式寄存器



(Load Mode



Register)



自动刷新



(Auto Refresh)



预充电



(Precharge)


(1)



选择组激活行



(Select Bank



Activate)



写命令



(Read Command)



读命令



(Write Command)



空操作



(No Operation, NOP)



RAS



L



L



L



L



H



H



H



CAS



L



L



H



H



L



L



H



WE



L



H



L



H



L



H



H



1.




地址信号



A10


在预充电所有组期间设定为高,在单个组预充电期间设定为低。




Xilinx, Inc.


All rights


reserved.


All Xilinx


trademarks, registered trademarks, patents, and


further disclaimers are as listed at


/


.


All


other




? 2006


trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.


All specifications are subject to change wi


thout notice.



NOTICE OF DISCLAIMER: Xilinx


is providing this design, code, or information


is.


providing


the


design, code,


or information as one possible implementation of


this


feature, application, or standard, Xilinx makes no representation that this implementation is free fro


m any claims o


f infring


ement. You are responsible for obtaining any rights you


may require for your i


mplementation. Xilinx expressly disclaims any


warranty whatsoever with respect to the adequacy of the implementation, including but not limited to any


w


arranties or representations


that t


his implementation is free fro


m claims o


f in


fringement and any implied warranties of merchantability or fitness for a particular purpose.






XAPP851 (v1.1) 2006




7




1


4






















/cn
















































1



R











2



DDR SDRAM





命令功能



模式寄


存器



模式寄


存器用


于定义



DDR SDRAM


特定的运行模式,包括突发长度、突发类型、


CAS


延迟和



运行模式的选择。




1


所示为此控制器所用的模式寄存器的功能。



BA1



BA0



A12



A11



A10



A9



A8



A7



A6



A5



A4



A3



A2



A1



A0



0






0



0



DLL



0



CAS Latency



BT



Burst Length



A2 A1



A0



Burst Length



0




0




1



2



0




1




0



4



0




1




1



8



Others



Reserved



A6 A5 A4



CAS Latency



0




1




0



2



0




1




1



3 (DDR400)



1




1




0



2.5



Others



Reserved



A8



DLL



0



Normal Operation


1





Reset


BA1






BA0



Mode Register



0



0




Mode Register (MR)



0






1


E


xtended MR EMR1



x851_01_031806





1:


DDR400


的模式寄存器定义




组地址



(Bank Address) BA1




BA0


用于选择模式寄存器。




1


显示了组地址位配置。



扩展模


式寄存




模式寄


存器控


制范围


之外


的功能


由扩展


模式寄

< p>
存器控


制。这些附加功能是用于



DDR SDRAM



口的



DLL


使能



/



无效和输出驱动强度,如




2


所示。



/cn



XAPP851 (v1.1) 2006




7




14





DDR SDRAM


存储器控制器参考设计



R




BA1



BA0



E12



0






1



E11



E10



E9



E8



0



E7



E6



E5



E4



E3



E2



E1



E0



DS



DLL




E0



DLL



0



Enable



1



Disabled



E1


1


0





Drive Strength



Normal



Reduced



x851_02_031806




2:


DDR400


的扩展模式寄存器






DDR SDRAM



存储器控制器



参考设计






DDR SDRAM


存储器控制器参考设计由一个



PHY


层和一个主控制器


层组成


,如



3


所示。



PHY


层由存储器初始化逻辑和地址


/


命令



/


数据的



I/O


逻辑组成。读数据采集时序校准也是在




PHY


层完成的。主控制器层包括



DDR SDRAM


控制器状态机和用于地址


/



命令



/


数据的



FIFO



逻辑。









DDR SDRAM Controller Reference Design



Front-End FIFOs



Address/













Main DDR



Command













SDRAM



FIFO














Controller




User



Design



Write Data



FIFO



PHY



Controller



DDR



SDRAM




Read Data



FIFO





User Interface



X851_03_050606





3:


参考设计



DDR SDRAM


存储器控制器的结构





XAPP851 (v1.1) 2006




7




14




/cn



3



R



DDR SDRAM


接口设





DDR SDRAM



接口设计




DDR


控制器提供了一个基本类似于



FIFO


的用户接口,通过此接口用户可以发出命令、向



DDR



存储器

提供写


数据


,或者接收其发出的读数据。用户接口的数据宽 度为



DDR


存储器总线数据



宽度的


两倍,


并在每




FPGA


时钟周期内为



DDR


存储器


控制器提供两个数据字。




DDR SDRAM


用户接口



后端用户接口包含三个



FIFO





?


??


?


地址



/


命令



FIFO




?


??


?


写数据


FIFO



?


??


?


读数据



FIFO



前两个



FIFO


由不同用户的后端逻辑加载,而读数据



FIFO




PHY


控制器访问,以将采集的数



据存储在每个读周期上。





2:


用户接口端口描述






端口名称



APP_ADDR



I/O



I



宽度



36



描述



控制器执行的指令代码和命令地址。此端口的位映射



如下所示:



[31:0]


存储器地址



CS


、组 、行、列)



[34:32]


动态命 令请求


(见



4




[35]


未使用



-


预留以备后用的功能






说明



在写到此



FIFO




前,监控



APP_ADDR_AF



的近满



(almost



full)


标志位



高有效



高有效



APP_ADDREN



APP_ADDR_AF



APP_W R


_DAT


A



APP_DAT


AMASK



APP_DAT


AEN



APP_WRDAT


A_AF



APP_RD_DAT


A



APP_RD_V


ALID



CTRL_RDY



PHY_ERROR



I



O



I



I



I



O



I



O



O



O



1



1



数据带宽



x 2



数据掩码带宽



x 2



1



1



数据带宽



x 2



1



1



1



APP_ADDR


的写



DQS



地址


/


命令



FIFO


近满标志





写突发的写数据



对应于写数据的数据掩码



APP_W R


_DAT


A/APP_DAT


AMA SK


的写



DQS



写数据



FIFO


近满标志



读数据



FIFO


输出


(采集到的读数据)





高有效



高有效





置位后,显示出现在



APP_RD_DATA


上的采集到的读



高有效



数据在当前时钟周期上为有效



置位后,显示



PHY


接口逻辑已完成



SDRAM


初始化


高有效





读数据通路校准



置位后,显示读数据通路校准过程中出现了一个错误



高有效




存储器


地址



(APP_ADDR)


包括深存储器接口的列地址、行地址、 组地址和芯片选择宽度,如





3


所示。




警告!



存储器控制器不支持自动预充电,用户必须保证



APP_ADDR[10]


对于读和写命令始终为低。







3:


用户接口地址的比特分配





地址



列地址



col_ap_width


-


1 : 0




比特分配



col_ap_width


+


row_address



-


1 : col_ap_width





行地址





4



/cn



XAPP851 (v1.1) 2006




7




14




DDR SDRAM


接口设计



R







3:


用户接口地址的比特分配



(


续表



)



地址



组地址



比特分配



col_ap_width


+


row_address



+


bank_address



-


1 :



c ol_ap_width


+


row_address

< p>








芯片选择



col_ap_width


+


row_address



+


bank_address



+


chip_address


-


1 :



col_ap_width


+


row_address



+


bank_address










动态命令请求




4


所列为存储器控制器通过用户接 口所支持的命令。注意:存储器控制器在相应的时刻会自



动发 出加载模式寄存、自


动刷新


、预充


电和 激


活命令


。但是


这些命


令也可


通过用


户接口


手动发< /p>



出。







4:


控制器支持的命令





APP_ADDR[34:32]



000



001



010



011



100



101



加载模式寄存器



自动刷新



全部预充电



激活







NOP



NOP



描述




110



111




XAPP851 (v1.1) 2006




7




14




/cn



5



R




DDR SDRAM



控制器接口










6



DDR SDRAM


接口设






4


所示为



DDR SDRAM


命令生成状态机中的状态机。



Initialization



INIT_DONE



RST



CONFLIC


T || R


EFRESH



REFRESH



Precharge



IDLE



Auto



! R


P_C


NT



Refresh


REFRESH DONE




T


C



WR || RD



L



F


N




O



Active



C


|



H




S


E




R



F


Act ive


E



R




Wait




O


T




WR



RD



U



A




First



Write-



First


A



Write



Read



Read




T


C



Wri te


Read


L



F


Wait




Read-


Write




Wait




N




O



C



X851_05_050506


|




4:


H





主控制器状态机




S



E



在控制器向存储器发出命


R


F


令之前


要执行


这些步


骤:< /p>



E





R



1.



命令逻辑模块生成


O



一个读



/



写命令。



T



U



2.



控制器向读




/



写地址



FIFO


发出读使能信号。



3.



如果所有组都已预


充电,


控制器


会激活


相应组


中的某


行;或


将这些

< br>组、行


地址与


已处于




动状态的组、行地


址进行

比较。


如果存


在冲突


,在进


入读



/



写状态前,控制器会预充电活



动的组 ,然后发出


一个激


活命令


< p>


4.



进入写状态后, 如


果控制


器检测


到读命


令,就


会等



Write_to_Read


时间结束后再发出读命



令。同样,在 读状


态中,


发现来


自命令


逻辑模


块的写


命令后


,控制


器会等





Read_to_Write


的时间,然后发送写命令。



5.



在发送




DDR


存储器前,命令已经过流水处理而与地址信号同步。



/cn



XAPP851 (v1.1) 2006




7




14




DDR SDRAM


接口设计



R





5


所列为



SDRAM


控制器接口的设计文件。







5:


DDR SDRAM


控制器设计文件





模块名称



DDR1_TOP



DDR1_PARAMETERS



DDR1_CONTROLLER



DDR1_BACKEND_FIFOS



文件名



ddr1_



ddr1_



ddr1_



ddr1_backend_



ddr1_rd_wr_addr_



ddr1_wr_data_fifo_



顶层模块



描述



DDR SDRAM


存储器参数



DDR SDRAM


存储器主控制器



例化



ddr1_rd_wr_addr_fifo




ddr1_wr_data_fifo_16


模块




/


写地址



FIFO





DDR1_RD_WR_ADDR_FIFO



DDR1_WR_DAT


A_FIFO_16




写数据



FIFO




6


所列为



SDRAM


控制器接口的顶层



I/O


端口。





6:


DDR SDRAM


控制器顶层端口描述





端口名称



RST



CLK0



CLK90



CKE



CK



AD



BA



CS_n



RAS_n



CAS_n



WE_n



DM



DQ



DQS



APP_ADDR



APP_ADDR_EN



APP_W R


_DAT


A



APP_DAT


A_MASK



APP_DAT


A_EN



APP_RD_DAT


A



APP_RD_V


ALID



APP_ADDR_AF



APP_W R


_DAT


A_AF



CTRL_RDY



PHY_ERROR



I/O



I



I



I



O



O



O



O



O



O



O



O



O



I/O



I/O



I



I



I



I



I



O



O



O



O



O



O



描述



























请参阅




4


页的


“DDR SDRAM


用户接口



了解有关信号描述



的详情




请参阅




8


页的


“PHY


接口

< br>”


了解有关信号描述的详情







XAPP851 (v1.1) 2006




7




14




/cn



7



R




PHY


接口
















8



PHY





PHY


层包括



DDR SDRAM


存储器初始化状态机和读数据采集时序校准逻辑。上电后,


DDR



SDRAM


存储器初始化开始。初始化完成后,读数据采集时序校准开始。



Reset



Initialization



Read Data Calibration



and Alignment



PHY Ready



X851_04_050406





5:


PHY


初始化状态机顺序




初始化



DDR SDRAM


必须在执行读和写操作之前必须进行初始 化。如




6


所示,当高有效复位信号被



设置


成高到低



(High-to-Low)


时,控制器将开始存储器的初始化。存储器初始化顺序由




JEDEC


规范做了定义。



Reset



Wait For 200us



Precharge All Command



Assign CKE to HIGH



Autorefresh



Precharge All



Load Mode Register



BA 00 With No DLL Reset



Load Mode Register



BA 01



WAIT For 200 Clock Cycles



Load Mode Register



BA 00 With DLL Reset



Memory Initialization Done



X851_06_050406





6:


存储器初始化状态机顺序




/cn



XAPP851 (v1.1) 2006




7




14



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