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        基于VHDL的SDRAM接口設計

        作者: 時間:2011-11-15 來源:網絡 收藏

        RAM通常用于數據和程序的緩存,隨著半導體工業的發展,RAM獲得了飛速的發展,從RAM、DRAM(Dynamic RAM,即動態RAM)發展到(Synchronous Dynamic RAM,即同步動態RAM),RAM的容量越來越大、速度越來越高,可以說存儲器的容量和速度已經成為半導體工業水平的標志。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/150060.htm

          1 任務背景

          具有大容量和高速的優點,目前其存取速度可以達到100~133MHz,單片容量可以達到64Mbit或更高,因此在需要高速、大容量存儲器的系統中得到廣泛應用,如應用在目前的計算機內存中。但是的控制比較復雜,其不能直接與目前廣泛應用的普通微處理器如MCS-51系列、Motorola 68000系列連接,這樣就限制了SDRAM在微處理器系統中的應用。

          我們的任務是一個通用微處理器,它要具有語音、數據、圖像等多種處理功能,并具有RS232、USB等多種,另外由于多個通道的數據都需要進行緩存和處理,因此高速大容量的緩存是此系統必須的,所以選用了SDRAM作為緩存器件。來自多個輸入通道的數據在采集后需要暫時存儲在SDRAM中,處理后的數據也需要存儲在SDRAM中,再輸出到輸出通道中。在SDRAM與多個輸入輸出通道之間,采用多個雙口RAM作為器件。輸入通道采集的數據首先存儲在雙口RAM中,采集滿后,通過若干條指令將RAM中的數據轉移到SDRAM中的一定位置中,將SDRAM中的數據轉移到RAM中也只需要若干條指令來完成。這樣通過幾條指令來設置RAM起始地址、SDRAM起始地址、傳送數據長度、傳送數據方向之后,SDRAM與RAM之間數據傳送就完全可以通過硬件實現,不必占用微處理器的指令時間。

          2 SDRAM簡介

          SDRAM具有多種工作模式,內部操作是一個非常復雜的狀態機。SDRAM的管腳分為以下幾類:

          (1)控制信號:包括片選、時鐘、時鐘有效、行/列地址選擇、讀寫選擇、數據有效;

          (2)地址:時分復用管腳,根據行/列地址選擇管腳控制輸入地址為行地址或列地址;

          (3)數據:雙向管腳,受數據有效控制;根據控制信號和地址輸入,SDRAM包括多種輸入命令:① 模式寄存器設置命令;② 激活命令;③ 預充命令;④寫命令;⑤ 讀命令;⑥自動刷新命令;⑦ 自我刷新命令;⑧突發停止命令;⑨ 空操作命令。

          根據輸入命令,SDRAM狀態在內部狀態間轉移。內部狀態包括:①模式寄存器設置狀態;②激活狀態;③預充狀態;④寫狀態;⑤讀狀態;⑥自動刷新狀態;⑦自我刷新狀態;⑧節電狀態。

          3 SDRAM接口狀態機

          根據系統的要求,采用固定型號SDRAM,我們對SDRAM的操作進行了以下簡化:

          (1)存取模式,只采用突發讀寫數據模式,固定突發數據長度為2;

          (2)DRAM讀命令輸入到數據輸出延時時鐘周期為2;

          (3)不采用自動刷新模式;

          (4)DRAM的初始化、節電模式由微處理器控制;

          (5)DRAM為16位數據總線,RAM為32位數據總線,SDRAM進行一次突發操作,RAM進行一次讀寫操作,以實現速度匹配;

          (6)DRAM和RAM讀寫地址采用遞增模式,連續變化。

          

          簡化的SDRAM接口狀態轉移圖如圖1所示。其中,初始化、自我刷新、電源關斷、讀操作、寫操作、預充等狀態又分別各由一組子狀態組成。

          為充分利用SDRAM的高速存取特性,讀、寫時序必須仔細,應基本可以實現每個時鐘周期進行一次數據存取。


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        關鍵詞: 設計 接口 SDRAM VHDL 基于

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