狀態機的寫法、復位等解析、存儲IP核等

1、sdram的原理、控制、一些參數的含義

2、pll的ip核的使用及時鐘佈線資源

3、fifo的原理,時鐘的限制,ip核的使用

4、ram的原理、時鐘限制

5、異步復位同步釋放


1、sdram相關:

整理自:《FPGA設計技巧與案例開發詳解》第13章,基於sdram的vga顯示控制器的設計與實現。

視頻圖像不能直接給vga顯示,因爲時鐘不同步,這樣有3個時鐘域,不同時鐘域易產生亞穩態。不光頻率,相位不同也是跨時鐘域。有3中方法:

1-採用使能信號實現跨時鐘域的數據交互。邊沿採樣,如採樣spi_clk的上升沿使能時鐘進行使能的判斷。侷限性是隻能高頻時鐘採樣到低頻時鐘

2-採用片內存儲器實現跨時鐘域數據交互。主要是利用存儲器的雙端口讀取,片內的ram和fifo都可以設置成雙端口讀取模式,即獨立的讀時鐘和寫時鐘。如fifo先入先出根據存儲容量來判斷,能實現低頻到高頻的交互,也可實現高頻到低頻。

3-採用sram或sdram等存儲實現跨時鐘域數據交互。片內存儲有限,數據量大時,外部存儲,sdram相當於雙端口ram,最簡單的是採用2片sdram模擬實現雙端口ram,實現循環時鐘域1寫,時鐘域2讀的乒乓機制。


a:在第一時刻,外部數據通過時鐘域1(左邊)寫入sdram1(緩存1),同時通過時鐘域2(右邊)讀取sdram2(緩存2)數據;

b:在第一時刻,外部數據通過時鐘域1(左邊)寫入sdram2(緩存2),同時通過時鐘域2(右邊)讀取sdram1(緩存1)數據;

c:當sdram1寫入完畢且sdram2讀取完畢,切換一次乒乓操作,這時需要處理sdram1寫入完畢而sdram2未讀取完畢的數據。


物理特性:

一般4個l-bank,sdram基於電容陣列需不斷刷新。sdram命令通過相應的配置配置sdram的模式等。手冊要求每60ms刷新一次。可以通過地址索引實現單個數據的讀寫也可通過突發連續讀寫方式來實現最多256個數據的連續操作。如這款最高能跑166MHZ。


代碼:

採用了terasic的代碼。

pll通常輸出2個同頻不同相的時鐘

1片sdram實現上面的乒乓?由於有4個bank,認爲的分成bank0+1,bank2+3構造2個乒乓塊。不完全乒乓讀寫操作


sdram與sram區別:

SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)同步動態隨機存取存儲器,同步是指Memory工作需要步時鐘,內部的命令的發送與數據的傳輸都以它爲基準;動態是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失;隨機是指數據不是線性依次存儲,而是由指定地址進行數據讀寫。目前的168線64bit帶寬內存基本上都採用SDRAM芯片,工作電壓3.3V電壓,存取速度高達7.5ns,而EDO內存最快爲15ns。並將RAM與CPU以相同時鐘頻率控制,使RAM與CPU外頻同步,取消等待時間,所以其傳輸速率比EDO DRAM更快。

SDRAM從發展到現在已經經歷了四代,分別是:第一代SDR SDRAM,第二代DDR SDRAM,第三代DDR2 SDRAM,第四代DDR3 SDRAM.
第一代與第二代SDRAM均採用單端(Single-Ended)時鐘信號,第三代與第四代由於工作頻率比較快,所以採用可降低干擾的差分時鐘信號作爲同步時鐘。
SDR SDRAM的時鐘頻率就是數據存儲的頻率,第一代內存用時鐘頻率命名,如pc100,pc133則表明時鐘信號爲100或133MHz,數據讀寫速率也爲100或133MHz。
之後的第二,三,四代DDR(Double Data Rate)內存則採用數據讀寫速率作爲命名標準,並且在前面加上表示其DDR代數的符號,PC-即DDR,PC2=DDR2,PC3=DDR3。如PC2700是DDR333,其工作頻率是333/2=166MHz,2700表示帶寬爲2.7G。
DDR的讀寫頻率從DDR200到DDR400,DDR2從DDR2-400到DDR2-800,DDR3從DDR3-800到DDR3-1666。
很多人將SDRAM錯誤的理解爲第一代也就是 SDR SDRAM,並且作爲名詞解釋,皆屬誤導,SDR不等於SDRAM。

工作電壓:
SDR:3.3V
DDR:2.5V
DDR2:1.8V
DDR3:1.5V

SRAM是英文Static RAM的縮寫,它是一種具有靜止存取功能的內存,不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。不像DRAM內存那樣需要刷新電路,每隔一段時間,固定要對DRAM刷新充電一次,否則內部的數據即會消失,因此SRAM具有較高的性能,但是SRAM也有它的缺點,即它的集成度較低,相同容量的DRAM內存可以設計爲較小的體積,但是SRAM卻需要很大的體積

SRAM與SDRAM的比較:
SRAM是靠雙穩態觸發器來記憶信息的;SDRAM是靠MOS電路中的柵極電容來記憶信息的。由於電容上的電荷會泄漏,需要定時給與補充,所以動態RAM需要設置刷新電路。但動態RAM比靜態RAM集成度高、功耗低,從而成本也低,適於作大容量存儲器。所以主內存通常採用SDRAM,而高速緩衝存儲器(Cache)則使用SRAM,在存取速度上,SRAM>SDRAM。


2、pll的ip核





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