基于EPM1240的SDRAM控制器的設(shè)計(jì)
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1．2 預(yù)充電
由于SDRAM的尋址具有獨(dú)占性，所以在進(jìn)行完讀寫操作后，如果要對同一L-Bank的另一行進(jìn)行尋址，就要將原來有效(工作)的行關(guān)閉，重新發(fā)送行／列地址。L-Bank關(guān)閉現(xiàn)有工作行，準(zhǔn)備打開新行的操作就是預(yù)充電(Precharge)。預(yù)充電可以通過命令控制，也可以通過輔助設(shè)定讓芯片在每次讀寫操作之后自動(dòng)進(jìn)行預(yù)充電。實(shí)際上，預(yù)充電是一種對工作行中所有存儲體進(jìn)行數(shù)據(jù)重寫，并對行地址進(jìn)行復(fù)位，同時(shí)釋放S-AMP(重新加入比較電壓，一般是電容電壓的1／2，以幫助判斷讀取數(shù)據(jù)的邏輯電平，因?yàn)镾-AMP是通過一個(gè)參考電壓與存儲體位線電壓的比較來判斷邏輯值的)，以準(zhǔn)備新行的工作。具體而言，就是將S-AMP中的數(shù)據(jù)回寫，即使是沒有工作過的存儲體也會因行選通而使存儲電容受到干擾，所以也需要S-AMP進(jìn)行讀后重寫。此時(shí)，電容的電量(或者說其產(chǎn)生的電壓)將是判斷邏輯狀態(tài)的依據(jù)(讀取時(shí)也需要)，為此要設(shè)定一個(gè)臨界值，一般為電容電量的1／2，超過它的為邏輯1，進(jìn)行重寫，否則為邏輯0，不進(jìn)行重寫(等于放電)。為此，現(xiàn)在基本都將電容的另一端接入一個(gè)指定的電壓(即1／2電容電壓)，而不是接地，以幫助重寫時(shí)的比較與判斷。
1．3 刷新
SDRAM之所以稱為同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器，就是因?yàn)樗粩噙M(jìn)行刷新(Refresh)才能保留住數(shù)據(jù)，因此它是SDRAM最重要的操作。刷新操作與預(yù)充電中重寫的操作一樣，都是用S-AMP先讀再寫。進(jìn)行預(yù)充電操作還要進(jìn)行刷新的原因：因?yàn)轭A(yù)充電是對一個(gè)或所有L-Bank中的工作行操作，并且是不定期的，而刷新則是有固定的周期，依次對所有行進(jìn)行操作，以保留那些久久沒經(jīng)歷重寫的存儲體中的數(shù)據(jù)。但與所有L-Bank預(yù)充電不同的是，這里的行是指所有L-Bank中地址相同的行，而預(yù)充電中各L-Bank中的工作行地址并不是一定是相同的。
目前公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是，存儲體中電容的數(shù)據(jù)有效保存期上限是64 ms，也就是說每一行刷新的循環(huán)周期是64 ms，這樣刷新速度就是：行數(shù)量／64 ms。內(nèi)存規(guī)格有4096Refresh Cyeles／64 ms或8192 Refresh Cycles／64 ms的標(biāo)識，這里的4096與8192就代表這個(gè)芯片中每個(gè)L-Bank的行數(shù)。刷新命令一次對一行有效，發(fā)送間隔也是隨總行數(shù)而變化，4096行時(shí)為0．625 ps，8192行時(shí)就為7．812 5 ps。刷新操作分為兩種：自動(dòng)刷新(Auto Refresh，簡稱AR)與自刷新(Self Refresh，簡稱SR)。不論是何種刷新方式，都不需要外部提供行地址信息，因?yàn)檫@是一個(gè)內(nèi)部的自動(dòng)操作。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
移動(dòng)SDRAM接口設(shè)計(jì)包括四個(gè)主要模塊，如圖2所示，即控制接口模塊、CAS延遲、突發(fā)長度以及地址生成器。下面對這些模塊進(jìn)行簡要介紹。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161059.htm
2．1 控制接口模塊
控制接口模塊內(nèi)部是有限狀態(tài)機(jī)(Finite-State Machine，F(xiàn)SM)，有限狀態(tài)機(jī)解釋來自微處理器的輸入，把相應(yīng)的命令和符合時(shí)序要求的地址發(fā)送給移動(dòng)SDRAM設(shè)備，然后，移動(dòng)SDRAM設(shè)備進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)，執(zhí)行命令。
有限狀態(tài)機(jī)會綜合考慮存儲器的時(shí)序要求，以正確的順序產(chǎn)生各種操作指令，在發(fā)出操作指令之前，控制器首先會給出一個(gè)讀取使能信號，從數(shù)據(jù)輸入輸出緩存模塊的地址指令中讀取地址指令?？刂平涌谀K解碼并寄存主機(jī)發(fā)送的命令，把解碼后的空閑、寫、讀、刷新、充電和模式設(shè)置命令和地址信號送給命令模塊。狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖3所示。
2．2 CAS延遲模塊
CAS延遲通過模式寄存器配置，CAS延遲模塊的實(shí)質(zhì)是2位遞增計(jì)數(shù)器，這一計(jì)數(shù)器監(jiān)視CAS延時(shí)時(shí)鐘周期數(shù)。它表示讀命令和第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)之間延遲的時(shí)鐘周期數(shù)，延時(shí)時(shí)鐘周期數(shù)可以是二或三個(gè)時(shí)鐘周期。圖4分別給出CAS=3時(shí)的數(shù)據(jù)輸出時(shí)序。
2位遞增計(jì)數(shù)器的輸入輸出如下：
clk是輸入的時(shí)鐘信號來自微控制器，reset輸入的異步復(fù)位信號，count_en輸入的計(jì)數(shù)使能信號，count輸出的CAS延遲數(shù)。系統(tǒng)不復(fù)位的情況下在計(jì)數(shù)使能有效時(shí)當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來CAS延遲增加。
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