基于AMBA-AHB總線的SDRAM控制器的計(jì)方案

　　0 引言

　　隨著大規(guī)模集成電路和高速、低功耗、高密度存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，SDRAM動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器因容量大、速度快、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為PC內(nèi)存的主流。然而SDRAM存儲(chǔ)器內(nèi)部控制邏輯十分復(fù)雜，時(shí)序要求也非常嚴(yán)格，因此需要設(shè)計(jì)專門的SDRAM 控制器來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)SDRAM的訪問。

　　存儲(chǔ)控制器是嵌入式微處理器中AMBA-AHB總線與片外存儲(chǔ)設(shè)備之間的接口，完成總線主設(shè)備（CPU或DMA）與片外存儲(chǔ)設(shè)備（SDRAM或SRAM）的數(shù)據(jù)傳輸，其功能與性能決定著嵌入式微處理器所支持的外部存儲(chǔ)器的類型以及外部存儲(chǔ)器的訪問速度，進(jìn)而決定著整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的處理速度。AMBA總線規(guī)范成為嵌入了式微處理器內(nèi)片上總線的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基于AMBA總線標(biāo)準(zhǔn)，支持嵌入式系統(tǒng)常用存儲(chǔ)器類型的存儲(chǔ)控制器IP具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 AMBA 總線簡(jiǎn)介

　　典型的基于AMBA總線的微控制器架構(gòu)如圖1所示。

　　它包含一個(gè)作為系統(tǒng)骨架的AHB（Advanced High-Performance Bus）或ASB總線，可實(shí)現(xiàn)CPU或DMA模塊與片外存儲(chǔ)器之間的大量數(shù)據(jù)通信，以獲得大的帶寬。

　　另外，在這條高性能總線上還有一個(gè)橋接器以連接低帶寬的APB,而在APB上連接著大多數(shù)的系統(tǒng)外設(shè)。用戶可以各自獨(dú)立設(shè)計(jì)基于這個(gè)規(guī)范的微處理器以及外圍IP,提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率及模塊的可重用型[6].

　　其中，AHB 總線是一種支持多總線主機(jī)的高性能總線，用于高性能、高時(shí)鐘頻率的系統(tǒng)，它保證了處理器與片外存儲(chǔ)器的有效連接。一個(gè)完整的AHB傳輸過程可以分為地址傳輸階段和數(shù)據(jù)傳輸階段，地址傳輸階段傳輸?shù)刂泛涂刂菩盘?hào)，而數(shù)據(jù)傳輸階段傳輸?shù)氖亲x寫數(shù)據(jù)和響應(yīng)信號(hào)。AHB 總線支持流水線傳輸，也就是說在前一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸階段可以同時(shí)進(jìn)行下一個(gè)地址傳輸階段，前后不同的傳輸階段可以重疊起來以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度。

　　2 SDRAM 工作原理

　　SDRAM 是一種高速高容量同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，相比于SRAM 等靜態(tài)存儲(chǔ)器具有容量大、速度快、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為圖像處理中常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但因SDRAM存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特殊性，需要對(duì)SDRAM不斷進(jìn)行預(yù)充電、刷新等操作以保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。SDRAM 內(nèi)部的操作是通過總線命令實(shí)現(xiàn)的，命令由RASN、CASN 和WEN信號(hào)聯(lián)合產(chǎn)生，如表1所示（H表示高電平，L表示低電平）。