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DDRx的关键技术介绍(下)

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发表于 2016-10-18 12:01:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:一博科技
* \  g7 N5 `( {4 H! j8 I6 t5 c& b) d0 C% j2 s/ u
今天要介绍的是DDR3和DDR4最关键的一些技术,write leveling以及DBI功能。
, v, D/ A$ M# a# b" r
2 }! F. g) X% V+ |0 m, MWrite leveling功能与Fly_by拓扑
( ~3 y/ r' L5 w% k. P2 L1 }" e7 m2 P/ h% o7 Y3 X

6 ]* {4 h4 ^7 i& M0 L$ Z# k5 E* t: RWrite leveling功能和Fly_by拓扑密不可分。Fly_by拓扑主要应用于时钟、地址、命令和控制信号,该拓扑可以有效的减少stub的数量和他们的长度,但是却会导致时钟和Strobe信号在每个芯片上的飞行时间偏移,这使得控制器(FPGA或者CPU)很难保持tDQSS、tDSS 和tDSH这些参数满足时序规格。因此write leveling应运而生,这也是为什么在DDR3里面使用fly_by结构后数据组可以不用和时钟信号去绕等长的原因,数据信号组与组之间也不用去绕等长,而在DDR2里面数据组还是需要和时钟有较宽松的等长要求的。DDR3控制器调用Write leveling功能时,需要DDR3 SDRAM颗粒的反馈来调整DQS与CK之间的相位关系,具体方式如下图一所示。
4 a6 t9 M* r& N
" j1 X8 L0 g) z4 Q3 i
) E2 B# }& T; C# D; ]6 ~
图一、 Write leveling
+ i0 P! n7 p& r: I. d8 d( K. Z

9 j' R$ b6 z: w8 zWrite leveling 是一个完全自动的过程。控制器(CPU或FPGA)不停的发送不同时延的DQS 信号,DDR3 SDRAM 颗粒在DQS-DQS#的上升沿采样CK 的状态,并通过DQ 线反馈给DDR3 控制器。控制器端反复的调整DQS-DQS#的延时,直到控制器端检测到DQ 线上0 到1 的跳变(说明tDQSS参数得到了满足),控制器就锁住此时的延时值,此时便完成了一个Write leveling过程;同时在Leveling 过程中,DQS-DQS#从控制器端输出,所以在DDR3 SDRAM 侧必须进行端接;同理,DQ 线由DDR3 SDRAM颗粒侧输出,在控制器端必须进行端接;2 s" l4 L* c8 h# @6 h! X
" f6 b0 M5 b4 b' I6 s" ~9 R* u

1 t% x' u3 O) F! u8 U- }9 a需要注意的是,并不是所有的DDR3控制器都支持write leveling功能,所以也意味着不能使用Fly_by拓扑结构,通常这样的主控芯片会有类似以下的描述:
& y0 f" Y; W7 o/ Z1 p: T- `6 k3 N
" D. e% H9 ^2 t' S
6 e- d+ s& E+ n: z: C! q
! [" d& r  @+ [9 {DBI功能与POD电平+ p" }  n+ w1 T! J) ]

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DBI的全称是Data Bus Inversion数据总线反转/倒置,它与POD电平密不可分,它们也是DDR4区别于DDR3的主要技术突破。/ f5 X% z( q# [+ K: b2 L* v
# k6 I+ v4 y# v5 a

, O% H, y1 O3 j, z! PPOD电平的全称是Pseudo Open-Drain 伪漏极开路,其与DDR3对比简单的示例电路如下图二所示。* T# E1 w6 }" I' O7 p" y1 u7 \

: c. m8 R( y" ?

/ z! C3 R3 s; T! S5 d
图二 POD示意电路

( j, O% ~7 \$ u) k
% _5 J7 S! d* B( D2 Z( `8 J# K. f从中可以看到,当驱动端的上拉电路导通,电路处于高电平时(也即传输的是“1”),此时两端电势差均等,相当于回路上没有电流流过,但数据“1”还是照样被传输,这样的设计减少了功率消耗。; ~& T) l+ Q2 V

0 n) b+ g5 A" U* ~
+ Z! a! Z0 t! I- w0 m正是由于POD电平的这一特性,DDR4设计了DBI功能。当一个字节里的“0”比特位多于“1”时,可以使能DBI,将整个字节的“0”和“1”反转,这样“1”比“0”多,相比原(反转前)传输信号更省功耗,如下表一所示。
& Y9 G0 i; v; s2 ^, u" D$ \- d0 t2 }+ L

" K- Y5 _1 w& q
表一  DBI示例

2 J" b) `+ F5 {' p) f4 }
5 L4 `( `" f! U1 H0 `以上就是DDRx的一些主要的关键技术介绍,可以用如下表二所示来总结下DDRx的特性对比。
9 Y: P* ?8 E& L# |$ G& {9 L' ~. x5 M
& M8 t( I$ |8 n: x# i+ ]& I& f
表二 DDRx SDRAM特性对比

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! y# k4 w: C# E, i
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发表于 2016-10-21 10:45:08 | 显示全部楼层
很不错,学习了
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发表于 2016-10-21 16:51:17 | 显示全部楼层
大家觉得有用就好
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yxa

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发表于 2017-3-10 09:20:21 | 显示全部楼层
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发表于 2017-3-23 20:40:55 | 显示全部楼层
看一看 看能不能学习一个知识点  感谢
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发表于 2017-5-6 10:33:33 | 显示全部楼层
看看 学习 感觉这个软件的还是很好上手的
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发表于 2018-8-9 09:27:52 | 显示全部楼层
新手,下载学习下!!
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发表于 2018-8-15 19:52:17 | 显示全部楼层
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