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利用 MAX II CPLD 实现移动 SDRAM 接口 2007 年 12 月, 1.0 版 应用笔记 499引言 本应用笔记详细介绍怎样利用 Altera MAX II CPLD 来实现移动 SDRAM 接口。
移动 SDRAM SDRAM 以低成本实现了大容量存储。
移动 SDRAM 设备的不同之处在于 它还可以用于低功耗应用。
SDRAM 的低功耗特性支持这类应用,例如: ■ 温度补偿自刷新 TCSR ■ 部分阵列自刷新 PASR ■ 深度关断模式 SDRAM 广泛应用于便携式电子设备中,例如数字相机、移动电话、机械 装备、家电等。
本应用笔记介绍微处理器和移动 SDRAM 设备之间的通 用接口。
利用 SDRAM 的优势所在,可以很容易把它集成到实际应用中。
SDRAM 接口 在本设计中, MAX II CPLD 实现了微处理器和移动 SDRAM 之间的接口 功能。
对微处理器命令进行解释后,符合时序要求的相应信号被传送至 SDRAM,其信号格式也符合 SDRAM 要求。
图 1 所示为该接口的基本结 构。
存储器上的接口信号提供给典型的 Micron SDRAM 设备。
Altera 公司 1AN-499-1.0应用笔记 499:利用 MAX II CPLD 实现移动 SDRAM 接口图 1. 移动 SDRAM 接口 移动SDRAM接口 Altera MAX II CPLD 微处理器接口 SDRAM 接口 clock 时钟 有限状态机 cke 复位 cs_n we_n command3:0 cas_n 移动 2位递增计数器 SDRAM ras_n address23:0 地址生成器和模式寄存器 bank addr1:0 data15:0 sdram addr12:0 4位递增计数器 data15:0 表 1 列出了构成微处理器和 SDRAM 接口的各种信号。
表 1. 移动 SDRAM 信号 引脚 位数 类型 说明 clk 1位 输入 系统时钟 cke 1位 输入 时钟使能。
激活和停止时钟。
cs_n 1位 输入 片选。
使能或者禁止命令解 码器。
we_n cas_n 1位 输入 命令引脚。
选择工作模式。
ras_n bank_address 2位 输入 定义要访问的块。
sdram_address 13 位 输入 根据激活或者读写命令是否 被置位来置位行列地址。
data 16 位 输入 / 输出 数据输入和数据输出。
clock 1位 输入 驱动处理器和控制器的同一 时钟。
reset 1位 输入 外部高电平有效输入,复位 控制器。
Alter 公司 2应用笔记 499:利用 MAX II CPLD 实现移动 SDRAM 接口 表 1. 移动 SDRAM 信号 引脚 位数 类型 说明 command 4位 输入 这四条线为控制器提供命令。
Mircon的移动SDRAM数据资 料详细解释了这些命令。
address 24 位 输入 最高有效 2 位指示块,随后 的 9 位指示行地址,剩下的 13 位指示列地址。
data 16 位 输入 / 输出 16 位宽双向数据总线。
移动 SDRAM 接口设计包括四个主要模块,如图 1 所示,即有限状态机 FSM 模块、 2 位递增计数器、 4 位递增计数器以及地址生成器和模式寄 存器。
下面对这些模块进行简要介绍。
有限状态机 有限状态机解释来自微处理器的输入,把相应的命令发送给移动 SDRAM 设备,以及符合时序要求的地址。
然后,移动 SDRAM 设备进入相应的 状态,执行命令。
2 位递增计数器 这一计数器监视 CAS 延时时钟周期数。
延时最大为两个时钟周期。
4 位递增计数器 这一计数器监视读写突发工作时的时钟周期数。
突发长度可以是 1、2、4 或者 8。
地址发生器和模式寄存器 地址发生器将微处理器提供的地址按照要求的格式映射到移动 SDRAM 设备上。
它根据状态分别产生块和行列地址,并传送到移动 SDRAM 设 备上。
Alter 公司 3应用笔记 499:利用 MAX II CPLD 实现移动 SDRAM 接口 表 2 和表 3 列出了模式寄存器和扩展模式寄存器的内容。
表 2. 模式寄存器内容 引脚 位数 类型 说明 burst_length 2位 输入 提供选项来选择突发长度 1 2 4 或者 8。
burst_type 1位 输入 提供选项来选择顺序访问和间隔 访问。
CAS_latency 2位 输入 提供选项来选择发送读命令后的 2 个或者 3 个时钟周期延时。
表 3. 扩展模式寄存器内容 引脚 位数 类型 说明 PASR 3位 输入 部分阵列自刷新。
提供选项来刷 新四个块、两个块、一个块、半 个块以及四分之一块。
Micron 的移动 SDRAM 数据资料详细介 绍了这些命令。
TCSR 2位 输入 温度补偿自刷新。
使控制器能够 根据 BATRAM 设备的温度对刷 新间隔进行设置。
Micron 的移 动 SDRAM 数据资料详细介绍了 这些命令。
driver_strength 1位 输入 用于输出驱动能力选择。
全驱动 能力可驱动 50 pF 的负载。
半驱 动能力适用于点对点应用。
● 0 半驱动能力 ● 1 全驱动能力设计实现 本设计可以采用 MAX II EPM570144 个引脚,或者更多 来实现。
设计 源代码编译完成后,编程至 MAX II CPLD 中。
图 1 所示为主机接口和 SDRAM接口。
这一SDRAM接口设计使用了EPM570器件中大约24的逻 辑单元 LE 以及 85 个 I/O 引脚。
源代码 本设计采用了 Verilog HDL 来实现。
下面的链接提供源代码、测试台文 件以及完整的 Quartus II 工程: www.altera.com/literature/an/an499_design_example.zipAlter 公司 4应用笔记 499:利用 MAX II CPLD 实现移动 SDRAM 接口结论 正如本设计所示, MAX II CPLD 是实现移动 SDRAM 等存储设备接口非 常好的选择。
它具有低成本、易于上电和多电压特性,特别是低功耗特 性,是实现存储器接口等应用理想的可编程逻辑器件选择。
其他资源 下面列出了本应用笔记的其他资源: ■ MAX II CPLD 主页: http://www.altera.com/products/devices/cpld/max2/mx2- index.
jsp ■ MAX II 器件资料: http://www.altera.-com/literature/lit-max2.
jsp ■ MAX II 关断设计: http://www.altera.com/support/examples/max/exm-power- down.html ■ MAX II 应用笔记: AN 428:MAX II CPLD 设计指南 AN 422:利用 MAX II CPLD 实现便携式系统的功耗管理文档版本历史 表 4 列出了本应用笔记的版本历史。
表 4. 文档版本历史 日期和文档版本 进行的改动 对改动的总结 2007 年 12 月, 1.0 版 初次发布 —Alter 公司 5应用笔记 499:利用 MAX II CPLD 实现移动 SDRAM 接口 版权 2007 Altera 公司。
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