DDR3/4MIGIP核应用--vivado

FPGA开源工作室 2022-01-21 11:15

来源:网络素材

参考资料:

《pg150-ultrascale-memory-ip》

以该手册的脉络为主线,对DDR3/4控制器进行探讨。

1.IP核结构

根据官方提供的资料,IP核主要划分为三个部分,分别是用户接口,内存控制器以及物理层接口。对于用户来说,我们需要研究清楚的是用户接口部分内容,其余两部分只需了解即可,这里就不展开论述。

读写效率

X8是表示,该内存颗粒的数据总线为8bit。常见的还有x4/x16。


2.读写时序userinterface操作


整个DDR的IP核应用,主要都是围绕这以下几个路径进行,开发者直接打交道的是IP_core的userinterface。其他物理底层的内容,由IP自行完成。主要指令路径包括:Command Path、write_Path、read_Path以及维护指令(Maintenance Commands)。


 


Command Path

顾名思义,就是读写操作指令写入的路径。当app_rdy与app_en都有效的时候,新的指令才能写入命令FIFO里,并被执行。

  • Write Path

数据内容写入IP核的路径。

从上述的时序图看来,与写入路径相关的信号有app_adf_data、app_wdf_wren以及app_wdf_end。虽然说,写入的数据路径与指令路径可以不对齐,但实际应用过程中,建议还是对齐操作,要不然容易出问题(后续调试测试的内容有提到)。

pp_wdf_end为高,表示该数据这次写入请求的最后一个数。以上图为例,4:1mode是指用户接口时钟与物理层驱动DDR的时钟之比为1:4。比如用户接口的数据总线为64bit,物理层驱动DDR芯片位宽为8bit ,BL=8, 在4:1mode下,那么正好一个用户clk可以执行完一次突发传输(DDR是在时钟上升沿和下降沿都传输数据)。所以在执行传输的过程中,app_wdf_end为高。


Read Path

数据从IP核中读出来的路径。

Maintenance Commands(维护指令)

这里可以解析为什么读写效率不能够达到百分百,由于ddr需要刷新等导致。其中启动刷新有两种模式,一种是自动刷新,即IP核自己产生满足时序的刷新请求,另外一种是通过选中“启用用户刷新和ZQCS输入”选项来启用用户模式。在此模式下,当init_calib_complete有效之后,由用户负责发出Refresh和ZQCS命令以满足DRAM组件规范所要求的速率。ZQCS是用于ZQ 校准,这个与ODT相关。


扩展一下:

ODT(On-Die Termination),是从DDR2 SDRAM时代开始新增的功能。其允许用户通过读写MR1寄存器,来控制DDR3 SDRAM中内部的终端电阻的连接或者断开。


为什么要用ODT?一个DDR通道,通常会挂接多个Rank,这些Rank的数据线、地址线等等都是共用;数据信号也就依次传递到每个Rank,到达线路末端的时候,波形会有反射,从而影响到原始信号;因此需要加上终端电阻,吸收余波。之前的DDR,终端电阻做在板子上,但是因为种种原因,效果不是太好,到了DDR2,把终端电阻做到了DDR颗粒内部,也就称为On Die Termination,Die上的终端电阻,Die是硅片的意思,这里也就是DDR颗粒。


所以,使用ODT的目的很简单,是为了让DQS、RDQS、DQ和DM信号在终结电阻处消耗完,防止这些信号在电路上形成反射,进而增强信号完整性。

3.对IP核进行二次封装


建议对IP核的User_interface再封装一层,对外只需预留例如wr_en/wr_data以及rd_en/rd_data等信号,类似于读写FIFO的端口,提高模块的后期复用。

4.调试与测试记录

手册梳理得差不多了,写个简单的程序仿真测试。期间碰到了些问题,分享出来记录一下。

  •  cmd_path与write_path没对齐。

图中所示,app_rdy为低,但是wdf_wren仍然为高,短期的话应该没有什么问题,但是如果持续一段时间,必然会导致IP核中fifo被写满,导致异常。

解决办法:


       令指令与数据路径命令对齐。在写入的时候,当app_rdy与app_wdf_rdy都有效的时候,才触发相应的动作。


数据没有写入,导致回读出来的数据不对。

从时序上来看,写入没有问题。但是我当初忽略了app_wdf_mask,这个没有赋值(正常应该赋0),导致仿真的时候,该信号一致显示高阻态。然后发现ddr4_dm_dbi_n(双向信号)信号异常。

读出来的数据一直是0.

修改过来后,问题解决。

读写效率测试


Wr:

Rd:

MEM_ADDR_ORDER        = "ROW_COLUMN_BANK";

Wr:

Rd:

仔细的话,可以观察clk与app_rdy之间的关系,不难发现为什么两者的读写效率会相差这么大。不同的地址排列,在每次读写过程中,IP的效率有很大的关系,这个与DDR的实现机制有关。详细情况在PG150里有相关说明。

*声明:本文于网络整理,版权归原作者所有,如来源信息有误或侵犯权益,请联系我们删除或授权事宜。

‧  END  

FPGA_IC设计课程推广

对数字IC/FPGA设计更加感兴趣的同学,可以关注由15年前端经验的工程师SKY带来的数字IC设计入门课程。已有数家IC公司用该课程做新人培训。

详情请点击下面的链接了解:数字IC/FPGA设计_从入门到精通

或点击阅读原文链接直通设计课程。

拿不到offer,几乎退全款。

更多精彩推荐,请关注我们


FPGA开源工作室 知识,创新,创艺,FPGA,matlab,opencv,数字图像,数字信号,数字世界。传递有用的知识,传递创艺的作品。FPGA开源工作室欢迎大家的关注。
评论
  • 随着数字化的不断推进,LED显示屏行业对4K、8K等超高清画质的需求日益提升。与此同时,Mini及Micro LED技术的日益成熟,推动了间距小于1.2 Pitch的Mini、Micro LED显示屏的快速发展。这类显示屏不仅画质卓越,而且尺寸适中,通常在110至1000英寸之间,非常适合应用于电影院、监控中心、大型会议、以及电影拍摄等多种室内场景。鉴于室内LED显示屏与用户距离较近,因此对于噪音控制、体积小型化、冗余备份能力及电气安全性的要求尤为严格。为满足这一市场需求,开关电源技术推出了专为
    晶台光耦 2025-01-13 10:42 492浏览
  • ARMv8-A是ARM公司为满足新需求而重新设计的一个架构,是近20年来ARM架构变动最大的一次。以下是对ARMv8-A的详细介绍: 1. 背景介绍    ARM公司最初并未涉足PC市场,其产品主要针对功耗敏感的移动设备。     随着技术的发展和市场需求的变化,ARM开始扩展到企业设备、服务器等领域,这要求其架构能够支持更大的内存和更复杂的计算任务。 2. 架构特点    ARMv8-A引入了Execution State(执行状
    丙丁先生 2025-01-12 10:30 461浏览
  • 食物浪费已成为全球亟待解决的严峻挑战,并对环境和经济造成了重大影响。最新统计数据显示,全球高达三分之一的粮食在生产过程中损失或被无谓浪费,这不仅导致了资源消耗,还加剧了温室气体排放,并带来了巨大经济损失。全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(SIX:AMS)近日宣布,艾迈斯欧司朗基于AS7341多光谱传感器开发的创新应用来解决食物浪费这一全球性难题。其多光谱传感解决方案为农业与食品行业带来深远变革,该技术通过精确判定最佳收获时机,提升质量控制水平,并在整个供应链中有效减少浪费。 在2024
    艾迈斯欧司朗 2025-01-14 18:45 42浏览
  • 数字隔离芯片是现代电气工程师在进行电路设计时所必须考虑的一种电子元件,主要用于保护低压控制电路中敏感电子设备的稳定运行与操作人员的人身安全。其不仅能隔离两个或多个高低压回路之间的电气联系,还能防止漏电流、共模噪声与浪涌等干扰信号的传播,有效增强电路间信号传输的抗干扰能力,同时提升电子系统的电磁兼容性与通信稳定性。容耦隔离芯片的典型应用原理图值得一提的是,在电子电路中引入隔离措施会带来传输延迟、功耗增加、成本增加与尺寸增加等问题,而数字隔离芯片的目标就是尽可能消除这些不利影响,同时满足安全法规的要
    华普微HOPERF 2025-01-15 09:48 46浏览
  • 根据Global Info Research(环洋市场咨询)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机电池和电源产值达到2834百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为10.1%。 无人机电池是为无人机提供动力并使其飞行的关键。无人机使用的电池类型因无人机的大小和型号而异。一些常见的无人机电池类型包括锂聚合物(LiPo)电池、锂离子电池和镍氢(NiMH)电池。锂聚合物电池是最常用的无人机电池类型,因为其能量密度高、设计轻巧。这些电池以输出功率大、飞行时间长而著称。不过,它们需要
    GIRtina 2025-01-13 10:49 173浏览
  • 随着通信技术的迅速发展,现代通信设备需要更高效、可靠且紧凑的解决方案来应对日益复杂的系统。中国自主研发和制造的国产接口芯片,正逐渐成为通信设备(从5G基站到工业通信模块)中的重要基石。这些芯片凭借卓越性能、成本效益及灵活性,满足了现代通信基础设施的多样化需求。 1. 接口芯片在通信设备中的关键作用接口芯片作为数据交互的桥梁,是通信设备中不可或缺的核心组件。它们在设备内的各种子系统之间实现无缝数据传输,支持高速数据交换、协议转换和信号调节等功能。无论是5G基站中的数据处理,还是物联网网关
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:20 442浏览
  • 随着全球向绿色能源转型的加速,对高效、可靠和环保元件的需求从未如此强烈。在这种背景下,国产固态继电器(SSR)在实现太阳能逆变器、风力涡轮机和储能系统等关键技术方面发挥着关键作用。本文探讨了绿色能源系统背景下中国固态继电器行业的前景,并强调了2025年的前景。 1.对绿色能源解决方案日益增长的需求绿色能源系统依靠先进的电源管理技术来最大限度地提高效率并最大限度地减少损失。固态继电器以其耐用性、快速开关速度和抗机械磨损而闻名,正日益成为传统机电继电器的首选。可再生能源(尤其是太阳能和风能
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:18 322浏览
  • PNT、GNSS、GPS均是卫星定位和导航相关领域中的常见缩写词,他们经常会被用到,且在很多情况下会被等同使用或替换使用。我们会把定位导航功能测试叫做PNT性能测试,也会叫做GNSS性能测试。我们会把定位导航终端叫做GNSS模块,也会叫做GPS模块。但是实际上他们之间是有一些重要的区别。伴随着技术发展与越发深入,我们有必要对这三个词汇做以清晰的区分。一、什么是GPS?GPS是Global Positioning System(全球定位系统)的缩写,它是美国建立的全球卫星定位导航系统,是GNSS概
    德思特测试测量 2025-01-13 15:42 486浏览
  •   在信号处理过程中,由于信号的时域截断会导致频谱扩展泄露现象。那么导致频谱泄露发生的根本原因是什么?又该采取什么样的改善方法。本文以ADC性能指标的测试场景为例,探讨了对ADC的输出结果进行非周期截断所带来的影响及问题总结。 两个点   为了更好的分析或处理信号,实际应用时需要从频域而非时域的角度观察原信号。但物理意义上只能直接获取信号的时域信息,为了得到信号的频域信息需要利用傅里叶变换这个工具计算出原信号的频谱函数。但对于计算机来说实现这种计算需要面对两个问题: 1.
    TIAN301 2025-01-14 14:15 103浏览
  • 01. 什么是过程能力分析?过程能力研究利用生产过程中初始一批产品的数据,预测制造过程是否能够稳定地生产符合规格的产品。可以把它想象成一种预测。通过历史数据的分析,推断未来是否可以依赖该工艺持续生产高质量产品。客户可能会要求将过程能力研究作为生产件批准程序 (PPAP) 的一部分。这是为了确保制造过程能够持续稳定地生产合格的产品。02. 基本概念在定义制造过程时,目标是确保生产的零件符合上下规格限 (USL 和 LSL)。过程能力衡量制造过程能多大程度上稳定地生产符合规格的产品。核心概念很简单:
    优思学院 2025-01-12 15:43 512浏览
  • 新年伊始,又到了对去年做总结,对今年做展望的时刻 不知道你在2024年初立的Flag都实现了吗? 2025年对自己又有什么新的期待呢? 2024年注定是不平凡的一年, 一年里我测评了50余块开发板, 写出了很多科普文章, 从一个小小的工作室成长为科工公司。 展望2025年, 中国香河英茂科工, 会继续深耕于,具身机器人、飞行器、物联网等方面的研发, 我觉得,要向未来学习未来, 未来是什么? 是掌握在孩子们生活中的发现,和精历, 把最好的技术带给孩子,
    丙丁先生 2025-01-11 11:35 452浏览
  • 流量传感器是实现对燃气、废气、生活用水、污水、冷却液、石油等各种流体流量精准计量的关键手段。但随着工业自动化、数字化、智能化与低碳化进程的不断加速,采用传统机械式检测方式的流量传感器已不能满足当代流体计量行业对于测量精度、测量范围、使用寿命与维护成本等方面的精细需求。流量传感器的应用场景(部分)超声波流量传感器,是一种利用超声波技术测量流体流量的新型传感器,其主要通过发射超声波信号并接收反射回来的信号,根据超声波在流体中传播的时间、幅度或相位变化等参数,间接计算流体的流量,具有非侵入式测量、高精
    华普微HOPERF 2025-01-13 14:18 474浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦