DDR原理簡(jiǎn)介及相關(guān)測(cè)試

學(xué)習(xí)報(bào)告一、DDR2簡(jiǎn)介二、DDREA量測(cè)一DDR原理簡(jiǎn)介DDRSDRAM全稱(chēng)為DoubleDataRateSDRAM，中文名為“雙倍數(shù)據(jù)流SDRAM”。DDRSDRAM在原有的SDRAM的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。下圖即為簡(jiǎn)單的DDR的數(shù)據(jù)傳遞方式。Inputandoutputfunctiondescription—DDR2Inputandoutputfunctiondescription—DDR2Bank：Bank表示一個(gè)存儲(chǔ)陣列。在對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址的時(shí)候，首先制定一個(gè)行地址，再制定一個(gè)列地址然后對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作。Page:對(duì)于Bank里面的每一行的存儲(chǔ)單元的總和即叫做Page。

COLBITS:thenumberofcolumnaddressbitsORG:thenumberofI/O(DQ)bits在DDR2初始化時(shí)候首先需要進(jìn)行MRS(ModeRegisterSet)以及EMRS(ExtendedModeRegisterSet)的配置。其中MRS主要是對(duì)CASlatency,burstlength,burstsequence,testmode,DLLreset,WRandvariousvendorspecificoptions實(shí)現(xiàn)DDR2的各種應(yīng)用。EMRS主要是對(duì)DLLdisablefunction,driverimpedance,additiveCASlatency,ODT(OnDieTermination),single-endedstrobe,andOCD(offchipdriverimpedanceadjustment)。CASLatency:CAS潛伏期。CAS為列地址選通脈沖，在列地址確定之后就可以傳輸數(shù)據(jù)，但是仍需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才會(huì)有數(shù)據(jù)發(fā)出，這段間隔的時(shí)間即為CAS潛伏期，簡(jiǎn)寫(xiě)為CL。AdditiveLatency:簡(jiǎn)稱(chēng)AL。在RAS命令之后會(huì)立即執(zhí)行CAS命令，CAS命令發(fā)出到被設(shè)備執(zhí)行的時(shí)間則成為AL。延時(shí)參數(shù)越小，內(nèi)存運(yùn)行速度越快，但是有的內(nèi)存不能運(yùn)行較低的延時(shí)，可能會(huì)丟失數(shù)據(jù)RL：ReadLatencyWL:WriteLatency.RL=AL+CL.WL=RL-1BurstLength:突發(fā)長(zhǎng)度。簡(jiǎn)稱(chēng)為BL，Burst模式是數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸?shù)姆绞剑B續(xù)傳輸周期的數(shù)量就是突發(fā)長(zhǎng)度BL。DM(DATAMask)即為數(shù)據(jù)屏蔽。前面所提的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐话l(fā)長(zhǎng)度，如果連續(xù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)其中有不需要的數(shù)據(jù)，就是通過(guò)DM信號(hào)來(lái)對(duì)其進(jìn)行屏蔽。1個(gè)DM信號(hào)對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)據(jù)位(DQ)，當(dāng)DM為高電平時(shí)，則同一DQS/DQS#觸發(fā)的數(shù)據(jù)被屏蔽。Prechargeoperation:預(yù)充電操作。預(yù)充電就是在對(duì)某一行進(jìn)行完讀寫(xiě)操作后，要對(duì)另一行進(jìn)行尋址，就需要將原來(lái)的有效行關(guān)閉，重新發(fā)送行列地址，因此precharge命令就是關(guān)閉現(xiàn)有的工作行并開(kāi)始新的行操作。Precharge命令在Clock的上升沿被觸發(fā)，條件為CS,RASandWEareLOWandCASisHIGH。Precharge可以對(duì)一個(gè)Bank進(jìn)行操作或者對(duì)所有的Bank進(jìn)行同步操作，具體的設(shè)定通過(guò)A10,BA0,BA1,BA2來(lái)實(shí)現(xiàn)從Read到Precharge命令的最小時(shí)間為AL+BL/2+max(RTP,2)-2CLKPrecharge命令必須在tRAS滿(mǎn)足之后才能執(zhí)行。同時(shí)read到precharge的最小時(shí)間還需要滿(mǎn)足>=tRTP。tRTP:在Read命令后，從Clock的上升沿到最后的四位預(yù)讀取的時(shí)間就是tRTP(ReadtoPrecharge)tRAS:DDR行有效至有效預(yù)充電的最短時(shí)間叫做tRAS.tRP:在發(fā)出Precharege命令之后還需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才允許發(fā)送RAS行有效命令打開(kāi)新的工作行，這段時(shí)間被稱(chēng)為tRP。tRP越小，DDR運(yùn)行速度越快。從Write到Precharge命令的最小時(shí)間為WL+BL/2+tWR在DDR進(jìn)行寫(xiě)的時(shí)候，從Burstwrite完成到Precharge命令執(zhí)行的時(shí)間被稱(chēng)為tWRPrechargeoperationPrechargeoperationReadtoPrechargeWritetoPrechargeAutoPrechargeoperation當(dāng)A10設(shè)定為高的情況下，AutoPrechargeoperation被使能。當(dāng)Read命令后，在大于tRAS和tRTP被滿(mǎn)足的條件下，在Read命令A(yù)L+BL/2的周期的CLK的邊沿觸發(fā)時(shí)出開(kāi)始進(jìn)行AutoPrecharge。當(dāng)Write命令后，在大于tWR滿(mǎn)足的情況下，在CLK的邊沿觸發(fā)時(shí)開(kāi)始AutoPrechargeODT—OnDieTerminationOnDieTermination功能即可以對(duì)DQ,DQS/DQS,RDQS/RDQS,andDM的終端電阻進(jìn)行開(kāi)關(guān)，可以改善信號(hào)完整性。ODT通過(guò)EMRS來(lái)進(jìn)行控制Refreshoperation當(dāng)CLK的邊沿觸發(fā)到CS,RASandCASLOWandWEHIGH，Chip開(kāi)始進(jìn)入Refreshoperation，在Refresh之前所有的Bank都必須被預(yù)充電，從預(yù)充電命令到Refresh命令執(zhí)行的時(shí)間必須大于tRP。從一個(gè)refresh命令到另一個(gè)refresh命令的時(shí)間要大于tRFC(Refresh周期)，SelfRefreshoperationSelfRefreshCommand(SRC)可以在其他的系統(tǒng)關(guān)閉電源的情況下保持DDR中的數(shù)據(jù)，且此時(shí)也不需要外部時(shí)鐘。CS,RAS,CASandCKE保持LOWwith，WEHIGH時(shí)在CLK的邊沿觸發(fā)SRC，此時(shí)ODT必須關(guān)閉.在進(jìn)入SelfRefresh模式后，除了CKE信號(hào)其他信號(hào)都不需要關(guān)注，但是電源必須穩(wěn)定。在推遲SelfRefresh模式之前必須保證外部時(shí)鐘已經(jīng)穩(wěn)定二DDREA量測(cè)RecommendedDCoperationconditionsDDR3DDR2ACandDCinputLogiclevelforsingle-endedsignalsDDR2ACandDCinputLogiclevelforsingle-endedsignals/Differentialsignals—DDR3VIH(AC),VIH(DC),VIL(AC)andVIL(DC)都受Vref的影響，Vref也有AC/DC之分，對(duì)于VIH(AC),VIH(DC),VIL(AC)andVIL(DC)計(jì)算式中的Vref應(yīng)該被理解為Vref(DC).如下圖所示。DifferentialCrosspointvoltageDDR2Crosspointvoltage是指CLK/CL#DQS/DQS#交叉點(diǎn)處的電壓值，實(shí)際的測(cè)試值到VDD/2處的值標(biāo)示為Vix(inputsignal)/Vox(outputsignal).CLK/CLK#,DQS/DQS#,LDQSLDQS#,UDQSUDQS#的Vix,Vid須滿(mǎn)足如下SPEC的要求DifferentialCrosspointvoltageDDR3Crosspointvoltage是指CLK/CL#DQS/DQS#交叉點(diǎn)處的電壓值，實(shí)際的測(cè)試值到VDD/2處的值標(biāo)示為Vix.如下圖所示。CLK/CLK#和DQS/DQS#的Vix必須滿(mǎn)足SPEC的要求SetuptimeandHolduptimeSetuptime:接收端需要數(shù)據(jù)提前于時(shí)鐘沿穩(wěn)定存在的時(shí)間Holdtime:數(shù)據(jù)信號(hào)在被時(shí)鐘觸發(fā)后保持的時(shí)間定義：Addressandcontrolsetuptime(tIS)Addressandcontrolholdtime(tIH)DataandDMsetuptime(tDS)DataandDMholdtime(tDH)SetuptimeandHolduptimeSPECforDDR2注：tIS(base),tIH(base)的值為當(dāng)CLK/CLK#的Diffslewrate為2V/ns,adress/CMD的slewrate為1V/ns的時(shí)候的基本值

tDS(base),tDH(base)的值為當(dāng)DQS/DQS#的Diffslewrate為2V/ns,DQ的single-endslewrate為1V/ns的時(shí)候的基本值SetuptimeandHolduptimederatingvaluesforDDR2對(duì)于實(shí)際的setuptime和holdtime參照的SPEC的值因如右邊公式其中的derating值應(yīng)按照實(shí)際量測(cè)的slewrate值從下表查出SetuptimeandHolduptimeSPECforDDR3注：tIS(base),tIH(base)的值為當(dāng)CLK/CLK#的Diffslewrate為2V/ns,adress/CMD的slewrate為1V/ns的時(shí)候的基本值

tDS(base),tDH(base)的值為當(dāng)DQS/DQS#的Diffslewrate為2V/ns,DQ的single-endslewrate為1V/ns的時(shí)候的基本值SetuptimeandHolduptimederatingvaluesforDDR3對(duì)于實(shí)際的setuptime和holdtime參照的SPEC的值因如右邊公式其中的derating值應(yīng)按照實(shí)際量測(cè)的slewrate值從下表查出Single-endedsignalsSlewrateSlewrate即為信號(hào)上升和下降時(shí)的斜率值