sdram控制器设计要点-初始化

sdram控制器设计要点-初始化

最近学习fpga sdram控制器的设计。总结了一些巧妙的设计思路。有时，自己不禁想，为什有些方法自己不能信手拈来呢？

sdram上电后不能立即使用，需要进行初始化后才能使用。它的初始化有一定的时序要求，这也是逻辑设计电路的共性了。所以对于时序的理解至关重要。从它的初始化设计代码里就可以体会的到。

根据它的初始化时序图，可知，sdram上电后，需要等待100us的等待时间，以便电源和时钟达到稳定状态。【在程序里这个参数值被调整到了200us，sdram的时钟采用100MHz，那么计数值就是20000】。也就是用计数器计数，计数值达到20000，就相当于经过了200us。

然后呢？在下一个时钟（注意，是下一个时钟，也就是说有一个时钟的延时），进行预充电。预充电后，还要等待一段时间等候下一步操作。这个等待时间称为tRP，一般是20ns，编程时采用30ns，也就是计数值是3。

然后就是自动刷新的操作。它也需要等待一段时间，tRFC，一般为66ns。编程时取100ns，计数值是10。自动刷新需要执行2次，每次等待66ns，编程时每次等待100ns。

接下来就是写模式寄存器。写完后还需要等待tMRD的时间，一般为2个时钟周期（sdram时钟），即2*CLK。编程时计数值为2。

如此，初始化完成。

一开始我选择用状态机，一开始是NOP1状态，然后跳到PRECHARGE状态，然后跳到AUTO_REFRESH状态，再跳到NOP2状态，再跳到AUTO_REFRESH2状态，再跳到NOP3状态，再跳到LOAD_MODE_REGISTER状态，再跳到NOP4状态。由状态机来实现本来是没有问题的，但是，后来发现的线性序列机方法简洁方便，于是就放弃了状态机的写法。

线性序列机的思想就是将整个初始化的过程看成一个整体，整个时间用同一个计数器来计数，到特定时刻执行特定的操作。

初始化的整个时间包含“上电等待时间”，“预充电后等待时间”，“自动刷新后等待时间（2次）”和“装载模式寄存器后等待时间”。

到时细心的人会发现，这里是不是落下了一个时钟周期？对的，就是上电等待时间到达后到预充电之间有一个时钟的延迟，但为什么要扔掉这个时钟周期呢？

其实，这是时序逻辑电路固有的特点，就是输入数据经过一个触发器打一拍会产生一个时钟周期的延迟。具体而言，以两个级联的上升沿D触发器为例，就是触发器输出的数据始终是前一个时钟沿采集到的数据。

所以在处理的时候，初始状态就是NOP状态。假设初始化等待的时间，计数器需要计数20000次，从0开始，直到计数值等于20000，说明200us的延时已经达到。这时将预充电命令送出去，直到下一个时钟才会被读取。所以，这里已经将失去的一个时钟找回来了。

但是预充电命令执行后，执行预刷新命令时，需要提前一个时钟周期发送PRECHARGE命令。所以一个失去的时钟就起了提前的作用。其它的命令也都类似，整个流程就很清晰了。

而初始化完成标志也是在初始化时间结束的那一点。同时也含有提前了一个时钟周期的意思。这里用了组合逻辑电路，与时间结束那一点正好对应，如果用时序逻辑，必然需要提前一个时钟来产生。所以用组合逻辑还是时序逻辑要好好的考虑，二者还是有区别的。

还有一点，就是计数器计数的时候，如果从0到20025，相当于是记了20025个数，一般计数器记满后会清零，从头开始计数，这时就会是20025到0再到20025，这个过程相当于记了20026个数。所以一般的计数器计十个数，会是从0记到9，并且一开始会有一个时钟周期的误差。所以这时可以采用第一次计数从零开始，不是第一次计数从1开始计数。

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