利用高帶寬混合信號示波器進(jìn)行DDR驗(yàn)證和調(diào)試的技巧
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驗(yàn)證挑戰(zhàn)
DDR存儲器接口的復(fù)雜，不僅體現(xiàn)在它是并行接口，每一根數(shù)據(jù)信號的傳輸率達(dá)幾百兆甚至超過1G比特每秒，而且還體現(xiàn)在DDR存儲器控制器和DDR 芯片間大量的信號互連。一個(gè)典型DDR器件有20個(gè)以上的信號，包括時(shí)鐘、6個(gè)控制信號、12個(gè)地址信號、1個(gè)選通信號和8個(gè)數(shù)據(jù)信號。當(dāng)啟動(dòng)一項(xiàng)操作時(shí)，存儲器控制器要通過輸出至DDR芯片的控制信號發(fā)布命令。傳統(tǒng)示波器只有4個(gè)模擬輸入通道，而您可能需要同時(shí)連接所有6個(gè)控制信號，來確定發(fā)送至 DDR接口的命令類型，更不用說很多時(shí)候設(shè)計(jì)人員需要同時(shí)觀察時(shí)鐘、數(shù)據(jù)選通和數(shù)據(jù)信號。
即使設(shè)計(jì)人員能根據(jù)有限的控制信號推導(dǎo)出命令或狀態(tài)，但依據(jù)每一控制信號的高低狀態(tài)解碼當(dāng)前命令，并回溯至DDR規(guī)范的真值表仍很困難。即使有可能實(shí)現(xiàn)，這也會(huì)是極為費(fèi)時(shí)和容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤的任務(wù)。解碼成百，甚至上千的長波形跡線并保持跟蹤則會(huì)是一場噩夢。由于示波器不能自動(dòng)提供實(shí)時(shí)信息，手動(dòng)查錯(cuò)工作將因費(fèi)時(shí)費(fèi)力而失去效率和效果。
由于受示波器通道數(shù)的限制，設(shè)計(jì)人員也許不能對所關(guān)注的信號作任何有意義的測量。例如當(dāng)把示波器通道接至一個(gè)時(shí)鐘信號和三個(gè)控制信號后，就已經(jīng)用完了所有的示波器通道。因此不能查看存儲器控制器要訪問的地址信號，或是正在DDR總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號。
對于存儲器控制器和DDR芯片的驗(yàn)證來說，隔離讀寫操作的能力至關(guān)重要。由于DDR總線上的讀和寫操作使用相同的數(shù)據(jù)選通和數(shù)據(jù)信號進(jìn)行通信，沒有將讀和寫操作區(qū)分開來分析的能力意味著示波器捕獲的波形將是混亂的，不能有效表征存儲器控制器和DDR芯片的性能特性。要隔離讀寫操作，就需要用有限的示波器通道隔離用于讀寫命令的控制信號，但這是非常艱巨的任務(wù)。是否有隔離讀寫操作的更有效方法呢？
如果上述挑戰(zhàn)對你來說還是可以應(yīng)對的，別忘了你還需要花時(shí)間驗(yàn)證JEDEC規(guī)范定義的每一項(xiàng)測試參數(shù)。由于測試列表可能很長，因此往往難以全面表征每一項(xiàng)測試。進(jìn)行手動(dòng)測量并不可取，而更不可取的是測試報(bào)告必須人工記錄和編制報(bào)告格式。有沒有可用于執(zhí)行測量的已開發(fā)工具呢？最重要的是物理層和協(xié)議層的查錯(cuò)極為棘手。通常情況下要同時(shí)使用邏輯分析儀和示波器，但這將增加成本和學(xué)習(xí)時(shí)間。上述所有對傳統(tǒng)示波器的挑戰(zhàn)導(dǎo)致出現(xiàn)了對全新示波器的巨大需求，這種示波器應(yīng)有不止4 個(gè)輸入通道，還具備適用于驗(yàn)證和調(diào)試DDR接口的新能力。
圖1：混合信號示波器(MSO9000A)上的模擬通道和邏輯通道提供復(fù)雜的觸發(fā)、狀態(tài)機(jī)解碼和協(xié)議測量，以超出傳統(tǒng)示波器的能力完成復(fù)雜的DDR驗(yàn)證和調(diào)試。
混合信號示波器的新能力
一種被稱為混合信號示波器的非傳統(tǒng)式示波器，除4個(gè)模擬輸入通道外，還有集成的邏輯通道，儀器內(nèi)部的這兩種通道是時(shí)間相關(guān)的(注意示波器通道和邏輯通道在硬件上是集成到一臺儀器上，而不是兩臺儀器湊在一起，或者一臺示波器外加一個(gè)邏輯分析儀小盒子)。可把這種儀器想象成一種由傳統(tǒng)示波器和邏輯分析儀組成的混合型工具。由于有了更多的通道，你現(xiàn)在可以把控制信號接到混合信號示波器的邏輯通道，從而輕松地觸發(fā)各種命令，如激活、預(yù)充電、讀和寫，同時(shí)把模擬通道留出來作信號物理層測量。現(xiàn)在，涉及在多個(gè)控制信號上進(jìn)行復(fù)雜觸發(fā)的其它類型協(xié)議測量，比如寫延遲和自動(dòng)預(yù)充電參數(shù)等等，都可以用混合信號示波器完成。
MOS還提供DDR接口上的狀態(tài)機(jī)解碼和操作解碼命令信息。此前你可能必須手動(dòng)解碼DDR協(xié)議或命令，但MOS可以自動(dòng)解碼這些命令。它很快告訴你當(dāng)前控制信號狀態(tài)所對應(yīng)的命令，從而使你能專注于驗(yàn)證和調(diào)試。通過它，你還能很快告訴示波器隔離總線上的特定命令。例如你可以使用邏輯通道實(shí)現(xiàn)“寫命令” 觸發(fā)，在選通信號和數(shù)據(jù)信號上進(jìn)行參數(shù)測量。
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