以FPGA為橋梁的FIFO設計方案及其應用

　　在模式設定之后，BANK和行地址選中需要訪問數(shù)據(jù)所在的具體BANK塊和行，狀態(tài)機對這一行發(fā)出激活命令，從激活到讀寫操作需要經(jīng)過一個tRCD的延時，設計中選tRCD=20 ns，而系統(tǒng)時鐘周期為9．26 ns，所以從激活到執(zhí)行讀寫操作之間至少需要3個時鐘周期。在執(zhí)行讀寫操作時，只要狀態(tài)機通過讀寫命令選中數(shù)據(jù)所在行的列地址，就能達到讀寫具體存儲單元的目的。狀態(tài)機對SDRAM發(fā)出一個讀命令后，需要等待一個CAS latency，然后才能讀數(shù)據(jù)；而寫操作是實時的，不需要延時，狀態(tài)機在發(fā)出寫命令后，就可以對SDRAM進行寫操作。SDRAM同時只允許一行地址激活，因此在完成某BANK／ROW的讀寫操作后，對該BANK／ROW進行預充電，然后才能激活下一個BANK／ROW。從預充電成功到下一次激活命令成功，如果是在同一個BANK塊，則需要延時tRC，如果是不同的BANK塊，則需要延時tRRD。

　　SDRAM要求在64 ms之內(nèi)對4 096行進行刷新，也就是每15．625μs刷新一行。由于系統(tǒng)時鐘周期為9．26 ns，所以刷新模塊計數(shù)達到1 685時，就需要對SDRAM發(fā)出刷新命令，保證SDRAM中的數(shù)據(jù)不丟失。將自動刷新請求設為優(yōu)先請求，狀態(tài)機內(nèi)部有請求仲裁邏輯，當自動刷新請求和其他請求同時出現(xiàn)時，優(yōu)先保證自動刷新請求，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至刷新操作，當刷新操作結(jié)束時，重新返回空閑狀態(tài)，開始響應其他請求。

　　3 工程應用介紹

　　該設計目的是為了擴展TMS320DM642的FIFO容量，以FPGA為接口，實現(xiàn)與SDRAM的連接。TMS320DM642可以對4 GB的地址進行尋址，而實際應用中FIFO的容量只有256 KB，尋址空間為0x0184000~0x0187FFFF，因此在實際應用中必須進行擴展。這里采用1片MICRON公司的MT48LC4M3282型號的128 Mb SDRAM，采用32位數(shù)據(jù)總線，將其通過FPGA配置在TMS320DM642處理器的EMIFA CE3上，其地址范圍為0xB0000000～0xB7FFFFFF。在該設計中，突發(fā)長度為8，CAS latency為3。圖4為用Modelsim SE 6．0仿真的SDRAM讀時序圖。

　　4 結(jié) 語

　　該設計已應用于目標識別與跟蹤系統(tǒng)中的幀緩沖。文中主要介紹了SDRAM的具體信號關(guān)系，說明各種操作命令，給出在高速圖像存儲系統(tǒng)中SDRAM控制器的具體硬件接口設計。大容量存儲器是FIFO的發(fā)展方向，從現(xiàn)在通用的SDRAM、專用的SRAM，到DDR SDRAM，容量越來越大，速度也越來越快，而用FPGA作為SDRAM的控制器，具有最大的靈活性，也能在最大限度上發(fā)揮SDRAM高速度的優(yōu)勢，因此對它進行研究具有重要的意義。