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今天我們來(lái)講的是SDRAM的架構以及設計，這也是小墨第一次接觸架構，也談不上給大家講，就是把我理解的當做一個(gè)筆記分享給大家，我也試著(zhù)做了一個(gè)SDRAM 的架構word文檔，在文章的后面，喜歡的朋友可以下載下來(lái)看一下，有什么錯誤也請積極指正，畢竟我也是沒(méi)有老師教，也是自己摸索的，難免有些不合理的地方。 一、SDRAM 工作部分 1、上電初始化 
我們先來(lái)看第一部分，上電初始化。上電初始化我們知道，上電之后我們需要等待200us的穩定期，這段時(shí)間我們可以用一個(gè)定時(shí)器來(lái)計數，這沒(méi)什么問(wèn)題，然后進(jìn)入的是預充電部分，這個(gè)時(shí)候，預充電的時(shí)候，sdram_cmd模塊會(huì )檢測此時(shí)的初始化狀態(tài)機的狀態(tài)，若處于預充電狀態(tài)，那么sdram_cmd模塊向SDRAM發(fā)命令，具體命令sdram的datasheet里面有，發(fā)的是一個(gè)precharge，即預充電，發(fā)完命令之后，需要等待一段時(shí)間，來(lái)確保這個(gè)命令被SDRAM捕獲，這等待的時(shí)間，特權老師用的方式我覺(jué)得很好
用一個(gè)宏定義，當計數器計數到相應的時(shí)間后，預充電完成參數置位 即end_trp 置位，下面的用法也是一樣，即當初始化狀態(tài)機進(jìn)入預充電狀態(tài)i_pre時(shí)，計數器開(kāi)啟，開(kāi)始計數，計數完成，也就是預充電結束的時(shí)候，計數器復位，這個(gè)復位的控制，可以用case語(yǔ)句來(lái)檢測初始化狀態(tài)機的狀態(tài)，在相應的狀態(tài)給予相應的復位與置位 接下來(lái)是8個(gè)自刷新，操作和預充電一樣 到了模式寄存器的配置階段，我們需要選定L_bank，以及SDRAM工作模式的配置，當sdram_cmd模塊檢測到初始化狀態(tài)機到達模式寄存器配置階段時(shí)，我們的給SDRAM的sdram_bank端口賦相應的值，并且設置地址總線(xiàn)
當初始化結束的時(shí)候，標志位init_done置位，告訴工作狀態(tài)機，初始化狀態(tài)機已經(jīng)結束，進(jìn)入工作狀態(tài)。下面是我用word做的上電初始化的狀態(tài)轉移圖
2、自刷新 初始化結束之后，SDRAM為了防止數據丟失，要進(jìn)行自刷新，上一篇文章已經(jīng)講過(guò)了，刷新2^12行需要64ms，也就是每15us刷新一行，也就是我們需要每15us發(fā)送一次自刷新請求給SDRAM工作狀態(tài)機，狀態(tài)機一旦檢測到自刷新請求信號，就告訴sdram工作模塊，然后工作模塊就向SDRAM發(fā)送自刷新命令，即CMD_A_PEF
下面是自刷新的狀態(tài)轉移圖
3、讀寫(xiě)狀態(tài) 初始化結束以后，SDRAM就處于工作狀態(tài)，每15us進(jìn)行一次自刷新，這個(gè)時(shí)候，如果想要讀或寫(xiě)數據的話(huà)，即向工作狀態(tài)機sdram_work_FSM發(fā)送讀寫(xiě)請求，如果是讀請求，那么工作狀態(tài)機進(jìn)入行有效狀態(tài)，也即激活狀態(tài)w_active，此時(shí)，sdram_cmd模塊會(huì )發(fā)送行有效命令，即CMD_ACTIVEA 同時(shí)，我們需要將我們的12位行地址送給我們的sdram地址總線(xiàn)sdram_addr，然后便是一個(gè)等待時(shí)間段，TRCD，這個(gè)時(shí)間段里我們是不需要做什么工作的，只需等待TRCD結束 TRCD結束的時(shí)候，工作狀態(tài)機進(jìn)入讀狀態(tài)，此時(shí)，我們需要發(fā)送列地址選中我們的存儲單元，并告訴sdram_cmd模塊發(fā)送讀命令，這個(gè)過(guò)程是讀命令和列地址同時(shí)發(fā)送的。我們知道，讀命令發(fā)出之后，會(huì )進(jìn)入潛伏期TCL。 這個(gè)狀態(tài)我們也不需要做什么，因為我們在模式寄存器配置階段已經(jīng)將各種參數配置好了，包括什么潛伏期長(cháng)，突發(fā)讀寫(xiě)長(cháng)度之類(lèi)的，等到潛伏期結束之后，SDRAM會(huì )自動(dòng)進(jìn)行讀數據，而且讀的數據長(cháng)度會(huì )跟我們之前設置的一樣長(cháng)，這個(gè)讀數據的狀態(tài)需要時(shí)間，即我們的工作狀態(tài)機工作在w_rd狀態(tài)，等待8個(gè)時(shí)鐘周期之后，所有的數據都已經(jīng)被送到數據總線(xiàn)。 這個(gè)時(shí)候我們需要等一會(huì )，因為我們在發(fā)送讀命令的時(shí)候，A10是置1的，也就是說(shuō)，每次讀寫(xiě)完之后要自動(dòng)進(jìn)行預充電，從而才可以打開(kāi)新的工作行，這時(shí)，我們的工作狀態(tài)機即進(jìn)入了w_rwait狀態(tài)，等到預充電結束，才完成一次讀操作，返回初始狀態(tài)，等待下一個(gè)請求的到來(lái)
下面是讀寫(xiě)狀態(tài)轉移圖，由于寫(xiě)狀態(tài)只是沒(méi)有潛伏期，寫(xiě)完之后有一個(gè)寫(xiě)回延時(shí)，其他地方與讀狀態(tài)相同，我就不再介紹了
二、模擬信號產(chǎn)生部分 我們先來(lái)想一下我們的要想測試我們的SDRAM控制器是否正確，都需要什么測試參數吧 1、 首先我們需要發(fā)送讀寫(xiě)地址對吧，但是我們需要有一個(gè)間隔，即每隔一段時(shí)間發(fā)送一次寫(xiě)地址，為什么呢？因為我們之前在模式寄存器配置的時(shí)候，定義了突發(fā)讀寫(xiě)的長(cháng)度為8，也就是我們發(fā)送一個(gè)地址，那么sdram會(huì )在連續的8個(gè)地址中連續寫(xiě)8次數，我們如果要再發(fā)送地址，需要等到這8次地址寫(xiě)完之后再發(fā)送下一個(gè)地址這個(gè)延時(shí)大概為640ns，也就是計數器為什么要計到3f的原因，下一個(gè)地址的發(fā)送就需要比之前的地址大8了，比如第一次我發(fā)送的是0地址，那,隔一段時(shí)間之后，我就需要發(fā)送8地址了。 讀地址也一樣，當寫(xiě)地址寫(xiě)滿(mǎn)了之后，讓地址清零，從零地址讀起即可
還有再解釋一下，特權老師為什么定義22位的模擬地址，22位的模擬地址包括2位的L_BANK的地址，12位行地址和8位列地址。有人會(huì )問(wèn)，為什么是行地址和列地址分開(kāi)呢，不是行列地址共用嗎？注意這里只是模擬地址，到時(shí)候我們給地址總線(xiàn)賦值的時(shí)候是分開(kāi)賦值的 2、然后我們需要產(chǎn)生遞增數據，每640ns產(chǎn)生8個(gè)數即可
3、在發(fā)送遞增數據之前，我們需要發(fā)送寫(xiě)請求信號，這個(gè)寫(xiě)請求信號是要發(fā)送到我們接下來(lái)要講的FIFO里面，發(fā)送寫(xiě)請求之后，數據進(jìn)入FIFO，注意，這里的寫(xiě)請求是發(fā)送給FIFO的，不是發(fā)送到SDRAM的，SDRAM的寫(xiě)請求是由FIFO發(fā)出去的
有人會(huì )問(wèn)，寫(xiě)請求有了，是不是還該有讀請求，要知道，我們的數據是先寫(xiě)到FIFO里面，再有SDRAM對FIFO進(jìn)行讀操作，將寫(xiě)進(jìn)FIFO的數據再送到SDRAM，而我們從SDRAM中讀回的數據，同樣要寫(xiě)到FIFO里面，然后我們再從FIFO里面讀。是不是有人會(huì )問(wèn)，這不是多此一舉嗎？其實(shí)不然，要知道我們的SDRAM是工作在100M的時(shí)鐘頻率下，而且是有相位偏移的，對我們FPGA來(lái)說(shuō)是一個(gè)異步時(shí)鐘，如果我們不采用FIFO的形式，那很容易發(fā)生亞穩態(tài)問(wèn)題，導致系統不穩定 三、數據緩存部分 1、寫(xiě)FIFO
我來(lái)解釋一下，寫(xiě)入時(shí)鐘，也就是我們FPGA的時(shí)鐘，50MHZ，在這個(gè)時(shí)鐘頻率下，我們需要給FIFO發(fā)送寫(xiě)請求和遞增數據，wrusedw反映了我寫(xiě)入FIFO的占用量，當sdram工作狀態(tài)機檢測到寫(xiě)請求之后（FIFO發(fā)出的寫(xiě)請求），會(huì )產(chǎn)生一個(gè)響應，告訴FIFO要讀數據了，這個(gè)響應作為FIFO的讀信號，在100MHZ的時(shí)鐘頻率下，將我們寫(xiě)入的數據讀走，送到SDRAM數據總線(xiàn)上 2、讀FIFO
讀FIFO跟寫(xiě)FIFO相反，寫(xiě)FIFO時(shí)鐘為100MHZ，在這個(gè)時(shí)鐘頻率下，我們將從SDRAM中讀回的數據寫(xiě)到FIFO里面，注意這里我們還用了wrusedw，來(lái)反應寫(xiě)FIFO的占用量，也就是我們從SDRAM里讀了多少數據，然后在50MHZ的時(shí)鐘下，將從SDRAM讀回的數據采集下來(lái)，送到顯示模塊來(lái)驗證是否是遞增數據，這個(gè)顯示模塊我們用數碼管來(lái)顯示，比較方便，為了觀(guān)察清楚，我們可以在數碼管顯示模塊，每隔1S種發(fā)送一次讀FIFO請求，這樣在數碼管上，會(huì )每隔1秒鐘顯示一個(gè)遞增的數據了 大體上就是這么多了，整個(gè)SDRAM的工作過(guò)程就介紹完了，還有些細節沒(méi)講到的，大家可以自行消化，有不懂的可以給我留言，或者加我QQ微信，歡迎交流 下一篇文章我們講時(shí)序，真正在板子上讓它跑起來(lái)才是王道，下面附上我做的一個(gè)word，還請各位大神指正~ 以后小墨同學(xué)的文章將北京至芯科技官方技術(shù)論壇同時(shí)更新，至芯科技的官方技術(shù)論壇也有很多的資料供大家下載，里面也有小墨的專(zhuān)題板塊，希望廣大網(wǎng)友和愛(ài)好者的大力支持~ http://www.fpgaw.com/ 小墨同學(xué)《零基礎學(xué)FPGA》學(xué)習專(zhuān)版 一個(gè)大三學(xué)生學(xué)習之路的真實(shí)記錄 http://www.fpgaw.com/thread-78527-1-1.html 下面是至芯科技官方網(wǎng)站，夏宇聞教授和那里的老師都超好的~有意愿接受FPGA培訓的可以找工作人員咨詢(xún) http://www.zxopen.com/ 以后小墨同學(xué)的教程會(huì )跟這款開(kāi)發(fā)板配套，想跟小墨同學(xué)一起學(xué)習，一起進(jìn)步的的可以考慮一下購買(mǎi)一塊開(kāi)發(fā)板，畢竟學(xué)習要舍得投資嘛，下面是開(kāi)發(fā)板淘寶鏈接 http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.13.NZBxw3&id=42366952129&ns=1&abbucket=13#detail |
