DDR基本介绍与原理图设计

一、基本介绍

1.1 常用SDRAM

SDRAM(Synchronous Dynamic random access memory)即同步动态随机存取存储器。常用SDRAM的种类有SDRAM、DDR1-5、LPDDR2-5。

1.2 容量计算

容量(bit)= Bank数×行数×列数×位宽。以Etron品牌的DDR2物料EM68C16CWQD为例，在ERP系统中查到的物料描述“1Gbit | 8Mbit*16Bit*8Banks”。查询Datasheet可知，该DDR2物料容量为1Gbit，包含3根Bank控制线BA0-BA2，13根地址线A0-A12，其中行地址为A0-A12，列地址为A0-A9，数据总线位宽16bits，可以计算出总容量为：

1.3 选型

一般根据实际项目需求来选择合适容量的SDRAM，根据主控芯片的接口来选择不同位宽、Bank数的SDRAM，并考虑是否需要进行位扩展。以主芯片为QCA9531，内存需采用1Gbit DDR2。 查询主芯片QCA9531的Datasheet中关于DDR接口部分，可以了解到QCA9531支持16bit位宽，并且在外接1Gbits DDR1时，A13作为行地址的最高位，外接1Gbits DDR2时，A13引脚作为Bank地址线BA2。所以，连接1Gbit DDR2时，主芯片可以提供13根地址线和3根Bank线，与DDR2物料EM68C16CWQD可正常连接使用，并且不需进行位扩展。主芯片QCA9531的DDR接口说明如图1所示：

位扩展主要在主芯片位宽高于内存芯片位宽的机型上可以看到，即主芯片外挂多个内存芯片，共用地址线，扩展数据线。

二、原理图设计

2.1 合理端接

当信号的上升/下降时间足够小，或者信号频率足够大时，在阻抗不连续处发生的信号反射可能严重影响信号质量，需要考虑信号完整性的问题。可以把DDR走线按传输线的理论来分析，需要在走线上实现阻抗匹配以消除反射，尽量保证信号完整性。常见的DDR电路匹配模型是源端串联，终端并联，即在靠近驱动端的输出引脚串联电阻实现源端匹配，在靠近接收端的输入引脚并联电阻实现负载端匹配。常见的端接拓扑如图2所示：

源端串联，终端并联的方式优点是反射小，但缺点是外围器件多，占用PCB空间大，SOHO产品线基本没采用这种匹配方式，而是在走线上只放置一个串联电阻。由于PCB尺寸有限，并且芯片封装尺寸较小，串联电阻只能是尽量靠近驱动端放置，尽可能地减小源端反射。考虑到DDR数据是双向信号，写信号的驱动端是主芯片，读信号的驱动端是内存芯片。串联电阻靠近主芯片放置，还是靠近内存芯片放置，还是放置在走线中间，也是需要权衡的问题。一般情况下，考虑主芯片和内存芯片哪个的驱动强度大，串联电阻应靠近驱动强度大的芯片那端放置。

2.2 数据线交叉连接

一般情况下，在最初的原理图设计中，主芯片与内存芯片的数据线是按一定的顺序连接起来，以位宽为8bit的情况为例，主芯片D0～D7按顺序连接到内存芯片的D0～D7。但是，在Layout过程中，如果遇到DDR数据线在PCB上出现交叉的情况，可以修改原理图，让数据线交叉连接，例如，将主芯片DQ0、DQ3与内存芯片DQ3、DQ0连接，使得PCB Layout的时候走线就更加顺畅。

2.3 预留调试器件

重要的走线上预留一些调试手段，在后续的样机调试上有一定的作用。例如可以在差分时钟线上各加一个并联到地的电容，在差分线之间加入并联电阻，在DQS上加并联到地的电容。