利用Virtex-5 器件實(shí)現(xiàn)QDR II SRAM 接口
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本應(yīng)用指南說明了利用 Virtex-5 器件實(shí)現(xiàn) 4 字突發(fā)四倍數(shù)據(jù)速率 (Quad Data Rate, QDR II)SRAM 接口及其時(shí)序的詳細(xì)信息。此可綜合的參考設(shè)計(jì)利用 Virtex-5 系列獨(dú)有的 I/O 和時(shí)鐘控制功能，實(shí)現(xiàn)了 300 MHz (600 Mb/s) 的性能水平，使每個(gè) 36 位存儲(chǔ)器接口的總流量達(dá)到 43.2Gb/s。
此設(shè)計(jì)在最大限度降低資源使用量的同時(shí)還大幅簡化了在 FPGA 內(nèi)采集讀數(shù)據(jù)的任務(wù)。此方案提供了一個(gè)簡單的用戶接口，可通過利用一個(gè)或多個(gè) QDR II 接口簡便地集成到一個(gè)完整的FPGA 設(shè)計(jì)中。
簡介
QDR SRAM 器件為滿足更高的帶寬存儲(chǔ)要求而開發(fā)，以網(wǎng)絡(luò)和電信應(yīng)用為目標(biāo)?；?QDR 架構(gòu)具有獨(dú)立的讀、寫數(shù)據(jù)通路，便于同時(shí)操作。每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，兩個(gè)通路均使用雙倍數(shù)據(jù)速率 (DDR) 傳輸發(fā)送兩個(gè)字，一個(gè)在時(shí)鐘上升沿發(fā)送，一個(gè)在時(shí)鐘下降沿發(fā)送。結(jié)果，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)會(huì)傳輸四個(gè)總線寬度的數(shù)據(jù)（兩個(gè)讀和兩個(gè)寫），這就是四倍數(shù)據(jù)速率的由來。
QDR I 和 QDR II 的規(guī)范由 QDR 聯(lián)盟（Cypress、IDT、NEC、Samsung 和 Renesas）共同定義和開發(fā)。有關(guān) QDR 規(guī)范、QDR 聯(lián)盟和 QDR 存儲(chǔ)器產(chǎn)品的其他信息，請參考第 16 頁上的“參考”。
QDR 存儲(chǔ)器器件以 2 字突發(fā)和 4 字突發(fā)架構(gòu)提供。針對每個(gè)讀或?qū)懻埱螅? 字突發(fā)器件傳輸兩個(gè)字。DDR 地址總線用于在前半個(gè)時(shí)鐘周期允許讀請求，在后半個(gè)時(shí)鐘周期允許寫請求。與之相反，4 字突發(fā)器件針對每個(gè)讀或?qū)懻埱髠鬏斔膫€(gè)字，這樣便只需要一個(gè)單倍數(shù)據(jù)速率 (SDR)地址總線，就能最大程度地利用數(shù)據(jù)帶寬。讀、寫操作請求必須在交替的時(shí)鐘周期（即不重疊的時(shí)鐘周期）內(nèi)進(jìn)行，以分享地址總線。
本應(yīng)用指南所討論的參考設(shè)計(jì)針對的是 4 字突發(fā) QDR II SRAM 器件。QDR II 架構(gòu)的獨(dú)特性能之一是源同步回送時(shí)鐘 (CQ) 輸出，它與器件輸入時(shí)鐘 (K) 頻率相同，與通過讀通路輸出 (Q) 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)邊沿對齊。CQ 時(shí)鐘輸出使用 QDR II 存儲(chǔ)器器件內(nèi)的延遲鎖定環(huán) (DLL) 電路被重新安排，使其與 Q 數(shù)據(jù)輸出對齊。對于在遠(yuǎn)端器件上進(jìn)行的讀數(shù)據(jù)采集操作，此種時(shí)鐘傳輸（亦稱源同步）接口方法允許較大的時(shí)序余量。
第 2 頁圖1 的時(shí)序圖表示 4 字突發(fā) QDR II 存儲(chǔ)器接口上的并發(fā)讀/ 寫操作。QDR II 存儲(chǔ)器的所有輸入與輸入時(shí)鐘（K 和 K）同步，傳輸給存儲(chǔ)器時(shí)，數(shù)據(jù)中心通常與輸入時(shí)鐘 K 及 K 邊沿對齊。
注： 低有效的讀控制 (R) 和寫控制 (W) 引腳在時(shí)鐘周期內(nèi)交替出現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)單獨(dú) SDR 地址總線 (SA) 的共享。
寫總線數(shù)據(jù)輸入 (D) 值在 DDR 模式下被發(fā)送到存儲(chǔ)器，開始于寫控制引腳激活后的下一個(gè)K時(shí)鐘上升沿。讀總線數(shù)據(jù)輸出 (Q) 值在 DDR 模式下從存儲(chǔ)器中發(fā)送，并與 CQ 和 CQ 源同步回送時(shí)鐘輸出邊沿對齊。在 CQ 時(shí)鐘輸出的上升沿（緊隨 K 輸入時(shí)鐘的下一個(gè)上升沿之后），讀總線中的第一個(gè)字開始發(fā)送。
在從數(shù)據(jù)輸入 (D) 字中選擇要寫入存儲(chǔ)器的特定字節(jié)時(shí)，QDR II 存儲(chǔ)器還可使用低有效的字節(jié)寫 (BW) 使能引腳。為清晰起見，圖1 中省略了這些信號。
圖1 的時(shí)序圖表示 2 字突發(fā) QDR II 存儲(chǔ)器接口上的并發(fā)讀/ 寫操作。在時(shí)鐘的前半個(gè)周期，DDR 地址總線允許讀地址被傳輸給存儲(chǔ)器；在時(shí)鐘的后半個(gè)周期，DDR 地址總線允許寫地址出現(xiàn)于其中。因此，低有效的讀控制 (/R) 和寫控制 (/W) 引腳可在同一時(shí)鐘周期內(nèi)設(shè)定。
兩個(gè)寫總線數(shù)據(jù)輸入 (D) 值在 DDR 模式下被發(fā)送到存儲(chǔ)器，開始于寫地址有效前的那個(gè) K 時(shí)鐘上升沿。讀總線數(shù)據(jù)輸出 (Q) 值在 DDR 模式下從存儲(chǔ)器中發(fā)送，并與 CQ 和 /CQ 源同步回送時(shí)鐘輸出邊沿對齊。在 /CQ 時(shí)鐘輸出的上升沿（緊隨 /K 輸入時(shí)鐘的下一個(gè)上升沿之后），讀總線中的第一個(gè)字開始發(fā)送。
設(shè)計(jì)概述
圖2 為 Virtex-5 QDR II 參考設(shè)計(jì)的高層次框圖，表明了 QDR II 存儲(chǔ)器器件的外部連接以及用于發(fā)送讀/ 寫命令的 FPGA 內(nèi)部資源接口。
在圖2 中，QDR II 器件的 C 和 C 引腳均被設(shè)定為 High。
如第 4 頁圖3 所示，Virtex-5 QDR II 參考設(shè)計(jì)由以下四個(gè)主要部分組成：
用戶接口
物理接口
讀/ 寫狀態(tài)機(jī)
延遲校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)
讀/ 寫狀態(tài)機(jī)主要負(fù)責(zé)監(jiān)控用戶接口模塊內(nèi) FIFO 的狀態(tài)，調(diào)整用戶接口和物理接口間的數(shù)據(jù)流，并向外部存儲(chǔ)器器件發(fā)送實(shí)際讀/ 寫命令。此狀態(tài)機(jī)確保讀/ 寫操作按照 QDR II 存儲(chǔ)器規(guī)范的要求，以并發(fā)方式在最短延遲內(nèi)完成。
物理接口負(fù)責(zé)生成正確的時(shí)序關(guān)系和 DDR 信號，以便以符合其命令協(xié)議和時(shí)序要求的方式與外部存儲(chǔ)器器件通信。
延遲校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)是物理層中一個(gè)不可分割的組成部分，大大簡化了在 FPGA 內(nèi)采集讀數(shù)據(jù)的任務(wù)，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)最佳性能。Virtex-5 器件的每個(gè)輸入引腳都包含一個(gè)可動(dòng)態(tài)調(diào)整的可編程延遲元件 (IDELAY)，用于控制 5 ns 窗口中輸入通路上的延遲時(shí)間。延遲校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)利用此獨(dú)特功能調(diào)整從存儲(chǔ)器器件返回的讀數(shù)據(jù)的時(shí)序，因此它無需任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集技術(shù)即可直接與全局 FPGA 系統(tǒng)時(shí)鐘 (USER_CLK0) 實(shí)現(xiàn)同步。
第 5 頁表1 總結(jié)了 Virtex-5 QDR II 參考設(shè)計(jì)的規(guī)范，包括性能目標(biāo)和器件應(yīng)用細(xì)節(jié)。
實(shí)現(xiàn)QDR II 參考設(shè)計(jì)的目的是利用 Virtex-5 系列的獨(dú)特功能。I/O、時(shí)鐘控制和存儲(chǔ)元件技術(shù)方面的發(fā)展使此設(shè)計(jì)的高性能和全承包操作得以實(shí)現(xiàn)。以下部分對此設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)給出進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
用戶接口
用戶接口模塊利用六個(gè) FIFO16 模塊來存儲(chǔ)讀/ 寫操作的地址和數(shù)據(jù)值。三個(gè) FIFO16 模塊用于寫命令，一個(gè)用于存儲(chǔ)寫地址 (USER_AD_WR) 和字節(jié)寫使能 (USER_BW_n) 信號，另外兩個(gè)用于存儲(chǔ)要寫入存儲(chǔ)器的 Low (USER_DWL) 和 High (USER_DWH) 36 位數(shù)據(jù)字。讀命令也使用三個(gè) FIFO16 模塊，一個(gè)用于存儲(chǔ)讀地址 (USER_AD_RD)，另兩個(gè)用于存儲(chǔ)由于執(zhí)行讀而從存儲(chǔ)器中返回的 Low (USER_QRL) 和 High (USER_QRH) 36 位數(shù)據(jù)字。
第 6 頁圖4 表示使用 4 字突發(fā)參考設(shè)計(jì)時(shí)，向用戶接口發(fā)送讀/ 寫請求所需的時(shí)序協(xié)議。如前所述，此接口使用了所有已與主 FPGA 設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)鐘 (USER_CLK0) 同步的 SDR 信號。
讀請求在 USER_CLK0 上升沿期間通過低有效的 USER_R_n 信號創(chuàng)建。此 18 位讀地址(USER_AD_RD) 必須在此同一時(shí)鐘邊沿傳輸。執(zhí)行讀命令后，4 字突發(fā)值存儲(chǔ)于讀數(shù)據(jù) FIFO中。在 USER_CLK0 上升沿，一個(gè)低有效的 USER_QEN_n 信號會(huì)檢索這些值并將其傳輸至 36位 USER_QRL 和 USER_QRH 輸出。第一和第二個(gè)字在首個(gè)周期中傳輸，此時(shí)的USER_QEN_n 設(shè)置為 Low，緊接著是第三和第四個(gè)字在隨后一個(gè)周期中傳輸，此時(shí)的USER_QEN_n 也設(shè)置為 Low。
與 QDR II 存儲(chǔ)器本身不同，用戶接口在同一時(shí)鐘周期接受讀、寫請求（如圖4 所示的第三個(gè)周期）。讀/ 寫狀態(tài)機(jī)管理向外部存儲(chǔ)器器件所發(fā)送的讀與寫請求的交替，使用戶接口免于承擔(dān)這項(xiàng)職責(zé)。
用戶接口還提供了一批用于指示讀/ 寫 FIFO 狀態(tài)的信號，在圖4 中未顯示。高有效的
USER_WR_FULL 輸出表明寫 FIFO 已滿。此情況表明，寫請求隊(duì)列縮減之前將不再接受任何寫請求。USER_WR_FULL 為 High 時(shí)創(chuàng)建的任何寫請求都將被直接忽略。類似情況適用于讀請求的 USER_RD_FULL 信號。
高有效的 USER_QR_EMPTY 輸出表明不再有讀數(shù)據(jù)值存儲(chǔ)在讀數(shù)據(jù) FIFO 中。在此情況下從USER_QRL 和 USER_QRH 總線讀值的嘗試將被忽略。此情況會(huì)一直持續(xù)，直到執(zhí)行其他讀命令并且有相關(guān)數(shù)據(jù)值存入讀數(shù)據(jù) FIFO。
讀/ 寫狀態(tài)機(jī)
第 8 頁圖5 為 4 字突發(fā)讀/ 寫狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)圖。此狀態(tài)機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)用戶接口和物理接口之間的數(shù)據(jù)流。它根據(jù)保存在用戶接口 FIFO 中的請求向外部存儲(chǔ)器器件發(fā)送讀/ 寫命令。
USER_RESET 每次都會(huì)將狀態(tài)機(jī)恢復(fù)到 INIT 狀態(tài)，此時(shí)存儲(chǔ)器暫停運(yùn)行，直到延遲校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)完成所有 QDR_Q 輸入的 IDELAY 模塊上的延遲調(diào)整，使讀通路數(shù)據(jù)與 FPGA 系統(tǒng)時(shí)鐘(USER_CLK0) 中心對齊。校準(zhǔn)操作完成的信號是一個(gè)高有效的 DLY_CAL_DONE 輸入，該輸入將讀/ 寫狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)，以等候來自用戶接口的讀/ 寫請求。
在空閑狀態(tài)，寫命令首先假設(shè)向存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù)必須始終發(fā)生在任何有效讀數(shù)據(jù)出現(xiàn)之前。當(dāng)沒有待處理的讀或?qū)懻埱髸r(shí)，此狀態(tài)機(jī)將在空閑狀態(tài)下循環(huán)運(yùn)行。
用戶接口 FIFO 中的待處理寫請求會(huì)使?fàn)顟B(tài)機(jī)轉(zhuǎn)入寫狀態(tài)，在此狀態(tài)下，寫命令通過內(nèi)部的WR_INIT_n 選通脈沖發(fā)送。此選通脈沖從 FIFO 中取出寫地址和數(shù)據(jù)值，并使外部 QDR_W_n寫控制選通脈沖進(jìn)入存儲(chǔ)器器件。
如果包含待處理讀請求，此狀態(tài)機(jī)會(huì)隨之轉(zhuǎn)入讀狀態(tài)，此時(shí)內(nèi)部 RD_INIT_n 選通脈沖被激活。RD_INIT_n 選通脈沖從 FIFO 中取出讀地址，并向存儲(chǔ)器器件發(fā)送一個(gè)外部 QDR_R_n 選通脈沖。作為此處理過程的結(jié)果之一，對讀數(shù)據(jù) FIFO 中的返回值也將進(jìn)行采集。
讀/ 寫狀態(tài)機(jī)持續(xù)監(jiān)控用戶接口 FIFO 狀態(tài)信號，以確定是否存在待處理讀/ 寫請求。連續(xù)不斷的并發(fā)讀/ 寫請求流將導(dǎo)致狀態(tài)機(jī)只在讀狀態(tài)和寫狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，以確保正確無誤地將請求交替發(fā)送到外部存儲(chǔ)器。一串只寫請求將導(dǎo)致空閑狀態(tài)和寫狀態(tài)輪流出現(xiàn)，同樣，一串讀請求也會(huì)在空閑狀態(tài)和讀狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。
物理接口
Virtex-5 QDR II 參考設(shè)計(jì)的物理接口為讀/ 寫命令與外部存儲(chǔ)器器件之間的通信生成實(shí)際的I/O 信號和時(shí)序關(guān)系，包括 DDR 數(shù)據(jù)信號。它提供必要的時(shí)序余量及為滿足整體設(shè)計(jì)性能規(guī)范所需的 I/O 信號標(biāo)準(zhǔn)。QDR II 設(shè)計(jì)的所有 I/O 信號都使用 HSTL-I 發(fā)送。此部分詳細(xì)介紹物理接口的每個(gè)部件。
時(shí)鐘控制機(jī)制
此 QDR II 設(shè)計(jì)使用的是所有 Virtex-5 I/O 模塊中都有的輸出 DDR (ODDR) 基元。這些內(nèi)置DDR 寄存器功能極大地簡化了以下任務(wù)：生成準(zhǔn)確的時(shí)鐘、地址和數(shù)據(jù)，以及與 QDR II 存儲(chǔ)器器件通信的控制信號。IDDR 和 ODDR 基元都有多種運(yùn)行模式，可分別確定采集或傳輸?shù)腄DR 數(shù)據(jù)以怎樣的方式出現(xiàn)在 FPGA 內(nèi)部資源和 I/O 引腳中。
QDR II 設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘控制機(jī)制（第 9 頁圖6）使用反沿 (opposite-edge) 模式的 ODDR 寄存器來為存儲(chǔ)器器件生成 QDR_K 和 QDR_K_n 時(shí)鐘。因?yàn)闀r(shí)鐘信號的時(shí)序與 QDR II 地址、數(shù)據(jù)和控制信號幾乎相同，此時(shí)鐘傳輸機(jī)制會(huì)有效地從時(shí)序余量因素中刪除 FPGA 的 clock-to-out參數(shù)。因此，就 clock-to-out 參數(shù)而言，所有外部傳輸信號都得以“匹配”。
QDR II 存儲(chǔ)器的寫通路包括執(zhí)行寫操作所必需的地址、數(shù)據(jù)和控制信號。寫地址
(QDR_AD_WR)、控制選通脈沖 (QDR_W_n) 和字節(jié)寫使能 (QDR_BW_n) 信號都使用 SDR 格式。不過，寫數(shù)據(jù)值 (QDR_D) 利用 DDR 信號在規(guī)定的時(shí)鐘周期實(shí)現(xiàn)所需的 2 字或 4 字突發(fā)。
所有這些寫通路信號在傳輸時(shí)都必須與 QDR_K 和 QDR_K_n 時(shí)鐘邊沿中心對齊。因此，這些信號的輸出寄存器與 USER_CLK270 時(shí)鐘同步。信號以同樣的頻率運(yùn)行，但對于 USER_CLK0則會(huì)出現(xiàn) 270°（時(shí)鐘周期的 75%）的相差。這能確保對輸入 QDR_K 和 QDR_K_n 時(shí)鐘邊沿而言，存儲(chǔ)器器件有足夠的建立與保持余量。
第 10 頁圖7 說明了如何使用 USER_CLK270 和 ODDR 寄存器為 QDR_D 寫數(shù)據(jù)通路生成所需的 DDR 信號。ODDR 寄存器配置為同沿 (same-edge) 模式，允許在 USER_CLK270 的同一上升沿從 FPGA 架構(gòu)中同時(shí)采集兩個(gè) 36 位數(shù)據(jù)字（FIFO_DWL 和 FIFO_DWH）。FIFO_DWL 值在此上升沿后立即發(fā)送到 QDR_D 寫數(shù)據(jù)總線，隨后，F(xiàn)IFO_DWH 值在 USER_CLK270 的下一個(gè)下降沿從 ODDR 模塊發(fā)送。對此過程加以重復(fù)，以生成一個(gè) 4 字寫數(shù)據(jù)突發(fā)。
使用 I/O 模塊中的單個(gè)觸發(fā)器以類似的方式生成讀/ 寫地址、字節(jié)寫使能和讀/ 寫控制選通脈沖，以創(chuàng)建與 USER_CLK270 同步的 SDR 信號。
基于 CQ 的數(shù)據(jù)采集機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)以極高的時(shí)鐘速率從存儲(chǔ)器中采集讀數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)采集機(jī)制使用在每個(gè) I/O 中都提供的 ISERDES 功能。輸入時(shí)鐘 (CQ) 和數(shù)據(jù) (Q) 經(jīng)延遲后與 ISERDES 模塊中的系統(tǒng)時(shí)鐘 (CLK0) 保持同步。
讀數(shù)據(jù)通路包括兩個(gè)階段：讀數(shù)據(jù)采集和讀數(shù)據(jù)重新采集。兩個(gè)階段均在各個(gè) Virtex-5 I/O 的內(nèi)置 ISERDES 中實(shí)現(xiàn)。途經(jīng) BUFIO 的 CQ 信號將采集 ISERDES 模塊內(nèi)首組寄存器中的輸入讀數(shù)據(jù) (Q)。第二組寄存器用來將 CQ 域中的數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)時(shí)鐘域。
ISERDES 具有三種時(shí)鐘輸入：CLK、OCLK 和 CLKDIV。讀數(shù)據(jù) (Q) 在 CLK (CQ) 域經(jīng)采集完成后，通過 OCLK 和 CLKDIV 傳輸至系統(tǒng)時(shí)鐘（圖8）：
CLK：布線通過 BUFIO 的讀時(shí)鐘 (CQ) 提供 CLK 時(shí)鐘輸入。
OCLK 和 CLKDIV：這些時(shí)鐘負(fù)責(zé)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。由于數(shù)據(jù)以與接口速度相同的頻率進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)時(shí)鐘 (CLK_0) 提供針對 OCLK 和 CLKDIV 的輸入。
在ISERDES 中采集到的數(shù)據(jù)可以被寫入 Virtex-5 FPGA 中的內(nèi)置 FIFO36 模塊。
對于 x36 寬的 QDR II SRAM 接口，CQ_P 和 CQ_N 均用來采集讀數(shù)據(jù)（第 11 頁圖9）。一個(gè)Virtex-5 器件中的每個(gè)組都包含 40 個(gè) I/O，因此一個(gè) x36 接口的讀數(shù)據(jù)需要置于兩個(gè)組中。
CQ_P 用來采集一個(gè)組中的首組字節(jié)，而 CQ_N 用來采集相鄰組中剩余的數(shù)據(jù)字節(jié)。CQ_P 和CQ_N 均需置于相應(yīng)組中 CCIO 的 P 側(cè)。
延遲校準(zhǔn)邏輯負(fù)責(zé)提供讀數(shù)據(jù) (Q) 和時(shí)鐘 (CQ) 所需要的延遲，以便將采集到的數(shù)據(jù)與 FPGA時(shí)鐘中心對齊。當(dāng)來自 IDELAYCTRL 的 IDELAY_READY 信號設(shè)定為 High，且存儲(chǔ)器初始化所需的時(shí)鐘周期得到滿足時(shí)，延遲校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)。校準(zhǔn)過程包含單次寫，隨后向同一位置連續(xù)進(jìn)行讀，直到找到 Q 和 CQ 信號正好需要的延遲值。讀校準(zhǔn)開始后，校準(zhǔn)狀態(tài)機(jī)會(huì)執(zhí)行以下步驟：
1. 增加 CQ 和 Q 上的 tap 延遲值。如果在某個(gè) tap 值上初次獲取了有效數(shù)據(jù)，則此 tap 值標(biāo)志著數(shù)據(jù)有效窗口的開端。
2. 繼續(xù)增加 CQ 和 Q 的 tap 延遲值，直到達(dá)到有效窗口的終端。
3. 將 CQ 置于此有效窗口的中央。降低 tap 值，直到 CQ 被固定于數(shù)據(jù)有效窗口的中央。
4. 對于 CQ 和 FPGA 時(shí)鐘，數(shù)據(jù)總線 (Q) 將置于中央。重新設(shè)置 Q 的 tap 值，即可針對 CQ和系統(tǒng)時(shí)鐘 (CLK0) 得出 Q 的有效窗口。對于 CQ 和 FPGA 時(shí)鐘，數(shù)據(jù)信號 (Q) 將置于中央。
當(dāng)所有 Q 信號圍繞 CQ 固定后，延遲校準(zhǔn)過程就結(jié)束了，并繼之以讀使能校準(zhǔn)。
讀使能邏輯對向存儲(chǔ)器發(fā)送的讀命令進(jìn)行校準(zhǔn)，為已采集到并寫入讀數(shù)據(jù) FIFO 的數(shù)據(jù)生成寫使能。校準(zhǔn)邏輯使用 SRL16 構(gòu)建而成，有助于確定讀命令信號所需寄存器級數(shù)的數(shù)量，以生成正確的寫使能信號。
板設(shè)計(jì)中的考慮因素
盡管 Virtex-5 系列產(chǎn)品提供了許多與 I/O 和時(shí)鐘控制相關(guān)的高級功能，大大簡化了存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)，但為了使接口可靠而高效，仍需注意基本的電路板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
需特別強(qiáng)調(diào)的是，讀和寫通路接口的源同步特性要求接口時(shí)鐘、數(shù)據(jù)及控制信號具有相匹配的電路板布線長度。
例如，QDR II 器件輸入信號（QDR_K、QDR_K_n、QDR_W_n、QDR_R_n、QDR_SA、QDR_BW_n 和 QDR_D）的布線長度必須完全匹配，以將控制、地址及數(shù)據(jù)線接至具備充足建立與保持余量的存儲(chǔ)器器件。物理接口的實(shí)現(xiàn)可確保這些信號在離開 FPGA 器件輸出時(shí)與QDR_K 和 QDR_K_n 時(shí)鐘邊沿中心對齊。電路板布線必須確保這種關(guān)聯(lián)狀態(tài)能持續(xù)到存儲(chǔ)器器件輸入。
同樣，QDR II 器件輸出信號（QDR_Q、QDR_CQ）必須具備完全匹配的布線長度，以使這些信號在 Virtex-5 器件的輸入端實(shí)現(xiàn)邊沿對齊。要實(shí)現(xiàn)直接時(shí)鐘控制讀數(shù)據(jù)采集方法，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。所有合理的板設(shè)計(jì)工具都可以在可接受的容錯(cuò)范圍內(nèi)輕松滿足這些布線長度。
時(shí)序分析
本 Virtex-5 QDR II 參考設(shè)計(jì)利用該器件的獨(dú)特 I/O 和時(shí)鐘控制功能，可最大限度地提高性能與時(shí)序余量，同時(shí)大大降低對詳細(xì)布局和管腳分配分析的需求。
本部分針對地址/ 控制通路、寫數(shù)據(jù)通路及讀（或采集）數(shù)據(jù)通路給出一個(gè)時(shí)序分析示例。
地址/ 控制通路
先前已討論過，讀/ 寫地址總線、字節(jié)寫使能信號和讀/ 寫控制選通脈沖都與USER_CLK270時(shí)鐘保持同步。這可以確保，對于來自 USER_CLK0 的輸入 QDR_K 和 QDR_K_n 時(shí)鐘邊沿，這些 SDR 信號具備對存儲(chǔ)器器件的有充足的建立與保持余量。
表2 根據(jù)用一個(gè) Virtex-5 器件實(shí)現(xiàn)的 300 MHz 4 字突發(fā) QDR II 存儲(chǔ)器器件接口，顯示針對這些信號的一個(gè)時(shí)序分析示例。
寫數(shù)據(jù) (QDR_D) 也與 USER_CLK270 保持同步。不過，寫數(shù)據(jù)字作為 DDR 進(jìn)行發(fā)送，因此在QDR_K 和 QDR_K_n 上升沿均需具備充足的建立與保持余量。相應(yīng)地，表3 所示寫通路的時(shí)序分析包括了存儲(chǔ)器時(shí)鐘的最大占空比失真，并基于 300 MHz 4 字突發(fā) QDR II 存儲(chǔ)器器件及速度級別為 -11 的 Virtex-5 器件。
讀數(shù)據(jù)通路 (QDR_Q) 值直接被采集至 SERDES 內(nèi)的 USER_CLK0 時(shí)鐘域。表4 顯示讀數(shù)據(jù)采集的時(shí)序分析。
本應(yīng)用指南說明了利用 Virtex-5 器件實(shí)現(xiàn) 4 字突發(fā) QDR II SRAM 接口及其時(shí)序的詳細(xì)信息。
數(shù)據(jù)采集機(jī)制的應(yīng)用大大簡化了在 FPGA 內(nèi)采集讀數(shù)據(jù)的任務(wù)，且為當(dāng)前及下一代 QDR IISRAM 存儲(chǔ)器器件提供了高效、強(qiáng)大、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器接口解決方案。
此 QDRII 參考設(shè)計(jì)可從 Xilinx 網(wǎng)站下載：http://www.xilinx.com/cn/bvdocs/appnotes/xapp853.zip
參考
QDR 聯(lián)盟：
http://www.qdrsram.com
QDR II SRAM 存儲(chǔ)器器件供應(yīng)商
Cypress 半導(dǎo)體： http://www.cypress.com/
Renesas 科技： http://www.renesas.com/
IDT 公司： http://www.idt.com/
Samsung 半導(dǎo)體： http://www.samsung.com/
NEC 公司： http://www.ic.nec.co.jp/memory/index_e.html/
如欲了解更多賽靈思技術(shù)文檔，請?jiān)L問http://china.xilinx.com/china/documentation/
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