Xilinx FPGA DDR3設(shè)計之DDR3基礎(chǔ)掃盲
DDR3,全稱double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM,即第三代雙倍速率同步動態(tài)隨機(jī)存儲器。DDR3的設(shè)計特點(diǎn)包括:
1. 同步性:DDR3數(shù)據(jù)的讀取和寫入都是按時鐘信號同步進(jìn)行的,確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
2. 動態(tài)性:DDR3中的數(shù)據(jù)掉電后無法保存,需要周期性的刷新操作來保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。
3. 隨機(jī)存?。篋DR3支持隨機(jī)訪問任意地址的數(shù)據(jù),提高了數(shù)據(jù)訪問的靈活性。
4. 雙倍數(shù)據(jù)速率:DDR3在時鐘信號的上升沿和下降沿都能傳輸數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)了雙倍的數(shù)據(jù)傳輸速率。
二、DDR3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
DDR3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看作是一個存儲陣列,類似于一張二維表格。數(shù)據(jù)在這個陣列中以行(Row)和列(Column)的方式進(jìn)行組織和存儲。此外,DDR3還有Bank的概念,一個Bank可以理解為一個獨(dú)立的存儲區(qū)域,由多個行和列組成。DDR3內(nèi)存芯片通常都是多Bank設(shè)計,例如常見的8個Bank。
三、DDR3的地址與容量
DDR3的地址系統(tǒng)由Bank地址、行地址和列地址組成。通過這三個地址的組合,可以精確地定位到DDR3內(nèi)存中的任意一個存儲單元。DDR3的容量計算基于Bank、行和列的位數(shù)。例如,如果Bank地址線位寬為3,行地址線位寬為13,列地址線位寬為10,那么DDR3的容量可以通過以下公式計算:
[ \text{容量} = 2^{\text{Bank位數(shù)}} \times 2^{\text{行位數(shù)}} \times 2^{\text{列位數(shù)}} \times \text{數(shù)據(jù)線位數(shù)} ]
假設(shè)數(shù)據(jù)線位數(shù)為16(即16位數(shù)據(jù)總線),那么上述配置下的DDR3容量為1G bit(或128M Byte)。
四、DDR3的管腳與信號
DDR3的管腳根據(jù)其功能可以分為數(shù)據(jù)組、地址組、控制組和電源組四大類型。
1. 數(shù)據(jù)組:包括DQ[15:0]、UDQS/UDQS#、LDQS/LDQS#、UDM、LDM等管腳,用于數(shù)據(jù)的傳輸和同步。
2. 地址組:包括BA[2:0]、A[14:0]等管腳,用于指定DDR3內(nèi)存中的地址。
3. 控制組:包括CK/CK#、CKE、CS#、RAS#、CAS#、WE#、RESET#、ODT、ZQ#等管腳,用于控制DDR3的讀寫操作和其他功能。
4. 電源組:包括VDD、VDDQ、VREFCA、VREFDQ等管腳,用于為DDR3提供電源和參考電壓。
五、DDR3的預(yù)讀取與突發(fā)長度
DDR3采用了8位預(yù)讀取技術(shù),這意味著在一個核心時鐘周期內(nèi),DDR3可以從一個存儲單元中并行讀取8個數(shù)據(jù)。由于DDR3的時鐘引腳頻率是核心時鐘頻率的四倍,因此在一個核心時鐘周期內(nèi)可以將這8個數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)引腳傳輸出去。DDR3的突發(fā)長度固定為8,意味著在一次訪問中可以連續(xù)傳輸8個數(shù)據(jù)。
總結(jié):以上是對Xilinx FPGA DDR3設(shè)計中DDR3基礎(chǔ)的簡要介紹,包括DDR3的特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地址與容量、管腳與信號以及預(yù)讀取與突發(fā)長度等方面。這些基礎(chǔ)知識對于理解和設(shè)計基于Xilinx FPGA的DDR3系統(tǒng)至關(guān)重要。