多路讀寫的SDRAM接口設(shè)計

（3）刷新操作

動態(tài)存儲器（Dynamic RAM）都存在刷新問題。這里主要采用自動刷新方式，每隔一段時間向SDRAM發(fā)一條刷新命令。刷新過程如圖4所示。

3 接口電路的設(shè)計

（1）解復(fù)用電路

本解復(fù)用電路主要完成將1路高速數(shù)據(jù)流解復(fù)用為4路數(shù)據(jù)流，其結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。1路數(shù)據(jù)流進入解復(fù)用器后，經(jīng)過SDRAM緩沖，解復(fù)用為4路數(shù)據(jù)流。

由于要解復(fù)用為4路數(shù)據(jù)流，為了充分利用時隙，滿足高速的要求，采用4個bank的SDRAM，各路數(shù)據(jù)緩沖對應(yīng)不同的bank。為簡化設(shè)計，數(shù)據(jù)流1的緩沖區(qū)定為bank0，數(shù)據(jù)流2的緩沖區(qū)定為bank1，數(shù)據(jù)流3的緩沖區(qū)定為bank2數(shù)據(jù)流4的緩沖區(qū)定為bank3。對于每路數(shù)據(jù)實際上是以高速率集中寫入，然后以低速率均勻讀出。

由于進行的是解復(fù)用，因此寫入的數(shù)據(jù)只有1路，但是有可能4路數(shù)據(jù)同時都要讀出。所以對于4路數(shù)據(jù)流，其讀寫地址和讀寫使能信號是分開的。

（2）SDRAM接口電路的時序控制

高速數(shù)據(jù)流的速率為3M字節(jié)/秒，采用的系統(tǒng)時鐘為20倍的字節(jié)時鐘。送入SDRAM的時鐘為60MHz系統(tǒng)時鐘。在一個字節(jié)時鐘內(nèi)對SDRAM的操作最多有5次（1次讀，4次寫），而且為了滿足刷新的要求，每個字節(jié)時鐘進行一次刷新操作。根據(jù)SDRAM的時序要求，這樣的操作是難以實現(xiàn)的。因而要通過多bank操作，盡量做到時分復(fù)用來實現(xiàn)。圖6給出了在一個字節(jié)時鐘周期的內(nèi)數(shù)據(jù)流1進行讀寫操作，其它3路數(shù)據(jù)進行讀操作的命令排序時序圖?？梢钥闯鐾ㄟ^多bank操作，時分復(fù)用，在20個系統(tǒng)時鐘節(jié)拍內(nèi)所需的讀寫操作命令剛好很緊湊地排開。

一個字節(jié)時鐘內(nèi)對SDRAM讀寫操作是隨機的，這與數(shù)據(jù)流的復(fù)用比例有在。為了滿足時序，根據(jù)上面的說明，需要把一個字節(jié)時鐘周期內(nèi)對SDRAM的命令合理排序，然后按照排好的順序執(zhí)行命令。這樣就需要把一個字節(jié)時鐘周期內(nèi)對SDRAM的操作進行緩存，然后在下一個字節(jié)時鐘周期內(nèi)進行排序、與SDRAM命令相對應(yīng)、將命令譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號線，完成操作。緩存排序過程如圖7所示。

（3）SDRAM接口電路

SDRAM接口電路中需要專門操作緩沖區(qū)存儲一個字節(jié)時鐘周期內(nèi)的操作，以備下一字節(jié)時鐘的排序。為了方便處理，對每路數(shù)據(jù)的緩沖操作內(nèi)容（或讀或?qū)懀┓旁谝粋€緩沖區(qū)。由于數(shù)據(jù)流的連續(xù)性，排序的同時仍然會有操作要求，因此每路的操作內(nèi)容緩沖區(qū)分為兩塊。對一塊緩沖區(qū)寫入時，讀出另一塊緩沖區(qū)中的操作內(nèi)容，進行排序、譯碼、執(zhí)行。根據(jù)字節(jié)時鐘切換對緩沖區(qū)的讀寫，從而避免沖突。對于從SDRAM讀出的數(shù)據(jù)，每路數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的讀出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。同樣每路的讀出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)也分為兩塊，根據(jù)字節(jié)時鐘切換讀寫。

由于一個字節(jié)時鐘周期內(nèi)，每路所需的操作最多有2次，每路的操作內(nèi)容緩沖區(qū)只需兩個單元（每個單元存儲了此次的讀寫使能信號、寫入數(shù)據(jù)、地址）即可。對于讀出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由于一個字節(jié)時鐘每路數(shù)據(jù)最多執(zhí)行一次讀操作，所以讀出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)只需要一個字節(jié)。這兩類緩沖區(qū)容量都小，因此人部用寄存器來實現(xiàn)，控制簡單。

整個接口電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖8所示。

4 SDRAM接口的實現(xiàn)結(jié)果

針對MT48LC8M8A2的SDRAM，采用同步設(shè)計方法，用Verilog HDL硬件描述語言建立模型，接口電路已經(jīng)調(diào)試通過，規(guī)模為2100門（NAND）。整個解復(fù)用電路也已經(jīng)調(diào)試通過。