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基于VHDL的SDRAM接口设计

2011年11月11日 09:43 次阅读

 

  RAM通常用于数据和程序的缓存,随着半导体工业的发展,RAM获得了飞速的发展,从RAM、DRAM(Dynamic RAM,即动态RAM)发展到SDRAM(Synchronous Dynamic RAM,即同步动态RAM),RAM的容量越来越大、速度越来越高,可以说存储器的容量和速度已经成为半导体工业水平的标志。

  1 任务背景

  SDRAM具有大容量和高速的优点,目前其存取速度可以达到100~133MHz,单片容量可以达到64Mbit或更高,因此在需要高速、大容量存储器的系统中得到广泛应用,如应用在目前的计算机内存中。但是SDRAM的控制比较复杂,其接口不能直接与目前广泛应用的普通微处理器如MCS-51系列、Motorola 68000系列连接,这样就限制了SDRAM在微处理器系统中的应用。

  我们的任务是设计一个通用微处理器,它要具有语音、数据、图像等多种处理功能,并具有RS232、USB等多种接口,另外由于多个通道的数据都需要进行缓存和处理,因此高速大容量的缓存是此系统必须的,所以选用了SDRAM作为缓存器件。来自多个输入通道的数据在采集后需要暂时存储在SDRAM中,处理后的数据也需要存储在SDRAM中,再输出到输出通道中。在SDRAM与多个输入输出通道之间,采用多个双口RAM作为接口器件。输入通道采集的数据首先存储在双口RAM中,采集满后,通过若干条指令将RAM中的数据转移到SDRAM中的一定位置中,将SDRAM中的数据转移到RAM中也只需要若干条指令来完成。这样通过几条指令来设置RAM起始地址、SDRAM起始地址、传送数据长度、传送数据方向之后,SDRAM与RAM之间数据传送就完全可以通过硬件实现,不必占用微处理器的指令时间。

  2 SDRAM简介

  SDRAM具有多种工作模式,内部操作是一个非常复杂的状态机。SDRAM的管脚分为以下几类:

  (1)控制信号:包括片选、时钟、时钟有效、行/列地址选择、读写选择、数据有效;

  (2)地址:时分复用管脚,根据行/列地址选择管脚控制输入地址为行地址或列地址;

  (3)数据:双向管脚,受数据有效控制;根据控制信号和地址输入,SDRAM包括多种输入命令:① 模式寄存器设置命令;② 激活命令;③ 预充命令;④写命令;⑤ 读命令;⑥自动刷新命令;⑦ 自我刷新命令;⑧突发停止命令;⑨ 空操作命令。

  根据输入命令,SDRAM状态在内部状态间转移。内部状态包括:①模式寄存器设置状态;②激活状态;③预充状态;④写状态;⑤读状态;⑥自动刷新状态;⑦自我刷新状态;⑧节电状态。

  3 SDRAM接口状态机设计

  根据系统的要求,采用固定型号SDRAM,我们对SDRAM的操作进行了以下简化:

  (1)存取模式,只采用突发读写数据模式,固定突发数据长度为2;

  (2)DRAM读命令输入到数据输出延时时钟周期为2;

  (3)不采用自动刷新模式;

  (4)DRAM的初始化、节电模式由微处理器控制;

  (5)DRAM为16位数据总线,RAM为32位数据总线,SDRAM进行一次突发操作,RAM进行一次读写操作,以实现速度匹配;

  (6)DRAM和RAM读写地址采用递增模式,连续变化。

  

 

  简化的SDRAM接口状态转移图如图1所示。其中,初始化、自我刷新、电源关断、读操作、写操作、预充等状态又分别各由一组子状态组成。

  为充分利用SDRAM的高速存取特性,读、写时序必须仔细设计,应基本可以实现每个时钟周期进行一次数据存取。

  

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电子发烧友网核心提示 :本文将为软件工程师揭开FPGA 的神秘面纱,主要介绍了如何为 FPGA嵌入式...

发表于 2012-10-15 09:06 2819次阅读
揭开FPGA嵌入式处理器软件开发的神秘面纱

简析PLD和单片机构成的双向通信控制器

在传统的控制系统中,人们常常采用单片机作为控制核心。但这种方法硬件连线复杂,可靠性差,且单片机的端口...

发表于 2012-09-28 17:12 535次阅读
简析PLD和单片机构成的双向通信控制器

Altium在Altium Designer软件...

Altium和Aldec签署的OEM协议中决定将Aldec的FPGA仿真功能添加到Altium De...

发表于 2012-09-20 09:39 758次阅读
Altium在Altium Designer软件...

FPGA牛人给FPGA初学者入门留下的几点心得体...

电子发烧友网讯: 最近有很多FPGA初学者在论坛里咨询,FPGA初学者应该从哪里开始学起呢?为此,我...

发表于 2012-09-13 15:46 3517次阅读
FPGA牛人给FPGA初学者入门留下的几点心得体...

NI Single-Board RIO:新型嵌...

本文核心提示: 1)NI Single-Board RIO通用逆变器控制器 (General Pur...

发表于 2012-08-28 09:24 659次阅读
 NI Single-Board RIO:新型嵌...

光耦的功率接口设计技术

光耦的功率接口设计技术

发表于 2012-08-20 11:54 1997次阅读
光耦的功率接口设计技术

pic单片机学习教材(一):接口设计

PIC单片机是一种用来开发去控制外围设备的集成电路(IC)。电子发烧友网整理了PIC单片机的相关知识...

发表于 2012-06-19 16:31 3009次阅读
pic单片机学习教材(一):接口设计

专访NI行销经理郭皇志:FPGA提升PXI仪器客...

电子发烧友网讯 :现场可编程门阵列(FPGA)元件将大幅提升PXI模组仪器客制化程度。为强化PXI模...

发表于 2012-06-18 11:32 349次阅读
专访NI行销经理郭皇志:FPGA提升PXI仪器客...

LED显示屏二次开发接口的设计方案

  摘要:针对LED 显示屏工程应用中对二次开发接口的需求,提出了一种二次开发接口的方法,归纳为通信...

发表于 2012-05-30 17:29 2144次阅读
LED显示屏二次开发接口的设计方案

基于VHDL的交通灯控制器设计

 应用VHDL语言设计数字系统,大部分设计工作可在计算机上完成,从而缩短系统开发时间,提高工作效率。...

发表于 2012-05-22 16:33 1535次阅读
基于VHDL的交通灯控制器设计

用于VHDL的DRAM控制器设计

80C186XL16位嵌入式微处理器是Intel公司在嵌入式微处理器市场的上导产品之一,已广泛应用于...

发表于 2012-05-21 11:21 479次阅读
用于VHDL的DRAM控制器设计

电子标签射频接口电路的总体设计

按照915MHz RFID电子标签的要求,设计电子标签整体电路如下。它主要由射频接口部分和控制部分组...

发表于 2012-05-21 09:59 688次阅读
电子标签射频接口电路的总体设计

BJ-EPM CPLD开发板:VHDL入门例程4

该程序实现功能:2位数码管每隔640ms从0-F循环递增显示

发表于 2012-05-16 11:04 763次阅读
BJ-EPM CPLD开发板:VHDL入门例程4

BJ-EPM CPLD开发板:VHDL入门例程5

该程序实现功能:16位无符号数的乘法运算

发表于 2012-05-16 11:02 1685次阅读
BJ-EPM CPLD开发板:VHDL入门例程5

BJ-EPM CPLD开发板:VHDL入门例程3

该程序实现功能:三个独立按键控制四个LED流水灯工作/停止或者左移/右移

发表于 2012-05-16 11:01 1288次阅读
BJ-EPM CPLD开发板:VHDL入门例程3