一种DDR2SDRAM控制器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110276576.7

申请日:

2011.09.16

公开号:

CN102339261A

公开日:

2012.02.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

著录事项变更IPC(主分类):G06F 13/16变更事项:发明人变更前:赵龙 任继梅变更后:赵龙 张钦礼 任继梅 孙蕾|||专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G06F 13/16变更事项:专利权人变更前:上海智翔信息科技股份有限公司变更后:上海智翔信息科技发展有限公司变更事项:地址变更前:200436 上海市闸北区江场三路128号8楼变更后:200070 上海市闸北区共和新路3201号1109室|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 13/16申请日:20110916|||公开

IPC分类号:

G06F13/16

主分类号:

G06F13/16

申请人:

上海智翔信息科技股份有限公司

发明人:

赵龙; 任继梅

地址:

200436 上海市闸北区江场三路128号8楼

优先权:

专利代理机构:

北京凯特来知识产权代理有限公司 11260

代理人:

郑立明;孟丽娟

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内容摘要

本发明提供了一种DDR2SDRAM控制器,该控制器包括控制模块用于发送控制信号,接收控制信号的反馈,并发送顺序指令,确定操作状态的转换,为系统提供状态指示信号;初始化模块用于对DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM进行初始化及寄存器的设置;配置模块用于配置、控制和指示DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM的状态;数据通道模块用于对读写数据进行调制解调,以及为DDR2SDRAM与主机端口提供数据;执行模块用于接收顺序指令,并将顺序指令中携带的地址解码为段地址、行地址和列地址,以及根据指令信号判断当前操作的类型,并选择相应的通道进行访问。本发明隐藏了复杂的时序操作,能够匹配多种DDR2SDRAM的内存控制器。

权利要求书

1: 一种 DDR2SDRAM 控制器, 其特征在于, 包括 : 控制模块, 用于向初始化模块和配置模块提供相应的控制信号, 接收控制信号的反馈, 并向执行模块发送顺序指令, 确定操作状态的转换, 为系统提供状态指示信号 ; 初始化模块, 用于根据控制模块的控制信号对所述 DDR2SDRAM 控制器及 DDR2SDRAM 进 行初始化及寄存器的设置 ; 配置模块, 用于根据控制模块的控制信号配置、 控制和指示所述 DDR2SDRAM 控制器及 DDR2SDRAM 的状态 ; 数据通道模块, 用于对读写数据进行调制解调, 以及为 DDR2SDRAM 与主机端口提供数 据; 执行模块, 用于接收控制模块发出的顺序指令, 并将所述顺序指令中携带的地址解码 为段地址、 行地址和列地址, 以及根据指令信号判断当前操作的类型, 并选择相应的通道进 行访问。
2: 根据权利要求 1 所述的 DDR2SDRAM 控制器, 其特征在于, 所述控制模块包括 : 仲裁子模块, 用于为所述 DDR2SDRAM 控制提供多个主机端口的支持 ; 指令调度与重排序子模块, 用于计算获得读写数据的顺序指令, 并向执行模块发送所 述顺序指令。

说明书


一种 DDR2 SDRAM 控制器

    【技术领域】
     本发明提供了一种 DDR2SDRAM 的控制接口, 属于 DDR2SDRAM 的接口算法技术领域。背景技术
     DDR2SDRAM 作为新一代存储器, 有着价格低廉, 容量大, 且速度快等优点, 但是也有 本身的局限性。DDR2SDRAM 的读写操作十分复杂, 参数非常多, 这些参数在操作的过程中都 必须满足, 才能保证 SDRAM 的稳定工作。
     DDR2SDRAM 是目前内存市场上的主流内存, 除了通用计算机系统外, 大量的嵌入式 系统也纷纷采用 DDR2 内存, 越来越多的 SoC 系统芯片中会集成有 DDR2 接口模块, 但目前还 没有一款能够匹配多种 DDR2SDRAM 的内存控制器。 发明内容
     本发明的目的是提供一种能够匹配多种 DDR2SDRAM 的内存控制器。
     本发明的目的是通过以下技术方案实现的 :
     一种 DDR2SDRAM 控制器, 包括 :
     控制模块, 用于向初始化模块和配置模块提供相应的控制信号, 接收控制信号的 反馈, 并向执行模块发送顺序指令, 确定操作状态的转换, 为系统提供状态指示信号 ;
     初 始 化 模 块, 用 于 根 据 控 制 模 块 的 控 制 信 号 对 所 述 DDR2SDRAM 控 制 器 及 DDR2SDRAM 进行初始化及寄存器的设置 ;
     配置模块, 用于根据控制模块的控制信号配置、 控制和指示所述 DDR2SDRAM 控制 器及 DDR2SDRAM 的状态 ;
     数据通道模块, 用于对读写数据进行调制解调, 以及为 DDR2SDRAM 与主机端口提 供数据 ;
     执行模块, 用于接收控制模块发出的顺序指令, 并将所述顺序指令中携带的地址 解码为段地址、 行地址和列地址, 以及根据指令信号判断当前操作的类型, 并选择相应的通 道进行访问。
     本发明的 DDR2SDRAM 控制器提供了一个简单的 DDR2SDRAM 访问接口, 隐藏了复杂 的时序操作, 能够匹配多种 DDR2SDRAM 的内存控制器, 为无系统的电路及嵌入式方向的设 计提供了一个可靠的平台。 附图说明
     图 1 是本发明具体实施方式提供的 DDR2SDRAM 控制器的结构示意图。具体实施方式
     本发明具体实施方式提供了一种 DDR2SDRAM 控制器, 如图 1 所示, 包括 :
     控制模块 1, 用于向初始化模块 2 和配置模块 3 提供相应的控制信号, 接收控制信号的反馈, 并向执行模块 5 发送顺序指令, 确定操作状态的转换, 为系统提供状态指示信 号;
     初 始 化 模 块 2, 用 于 根 据 控 制 模 块 1 的 控 制 信 号 对 所 述 DDR2SDRAM 控 制 器 及 DDR2SDRAM 进行初始化及寄存器的设置 ;
     配置模块 3, 用于根据控制模块 1 的控制信号配置、 控制和指示所述 DDR2SDRAM 控 制器及 DDR2SDRAM 的状态 ;
     数据通道模块 4, 用于对读写数据进行调制解调, 以及为 DDR2SDRAM 与主机端口提 供数据 ;
     执行模块 5, 用于接收控制模块 1 发出的顺序指令, 并将所述顺序指令中携带的地 址解码为段地址、 行地址和列地址, 以及根据指令信号判断当前操作的类型, 并选择相应的 通道进行访问。
     具体的, DDR2SDRAM 控制器的主要功能是完成对 DDR2 存储芯片的初始化, 将 DDR2 复杂的读写时序转化为用户简单的读写时序, 使用户像操作普通 RAM 一样控制 DDR2。 同时, DDR2SDRAM 控制器还要产生周期性的刷新指令维持 DDR2 存储芯片内的数据而不需要用户 的干预。 所设计的 DDR2SDRAM 控制器采用模块化的设计思想, 每一个功能都对应一个模块。 DDR2 存储芯片在正常工作之前必须先进行初始化, 完成寄存器的配置, 指令的解 码、 执行和数据的传输。因此, DDR2SDRAM 控制器需要有支持以上操作的模块, 分别为控制 模块 (Contr01)、 初始化模块 (Initialization)、 配置模块 (Configuration)、 数据通道模 块 (Data Channels) 和执行模块 (Execution)。 在完成读 / 写操作指令译码之后, 控制器就 可以对 DDR2 存储芯片进行读 / 写访问。
     由于用户要求的不断提高, 只有一个 DDR2 存储芯片可能不能满足用户的要求。 于是这就要求控制器可以支持多个 DDR2 存储芯片, 为此本具体实施方式提供的 DDR2SDRAM 控制器设计了多主机端口, 每个主机端口控制一个 DDR2 存储芯片。由于采用了多主机端口 的设计, DDR2SDRAM 控制器就需要有一个仲裁模块 (Arbiter) 在多个主机端口之间进行选 择, 以确保在任意时刻最多只有一个主机端口 ( 即最多只有一个 DDR2 存储芯片 ) 具有访问 权限。
     DDR2SDRAM 接收的请求指令通常并不具备一定的顺序, 在处理这些指令操作时 存在多余的时序耗费, 导致总线利用率很低, 这对高速的 DDR2SDRAM 来说是非常不利的。 而当 DDR2SDRAM 执行具有一定顺序的指令时, 总线利用率将得以提高。因此, 为了能让 DDR2SDRAM 总线获得最优的利用率, 必须研究如何把主机端口发布的指令在执行前进行调 度和重新排序, 这就需要指令调度与重排序模块 (Schedule & Reorder)。
     DDR2SDRAM 与 FPGA 接口信号线可以分为 4 组 : 时钟信号线 CK/CK# ; 数据传输信号 线 DQ、 DQS/DQS#、 DM ; 地址 / 命令信号线 ADDR、 BA、 RAS、 CAS、 WE ; 控制信号线 CS、 CKE、 ODT。 差分时钟 CK/CK# 为 DDR2SDRAM 提供工作时钟, 在 CK 的上升沿锁存地址和命令控制信号 ; 双向差分信号 DQS/DQS# 数据选通脉冲, 在写入时用来传送 DDR2SDRAM 控制器发出的 DQS 信 号, 读取时则由 DDR2SDRAM 产生 DQS 向控制器发。DM 作为数据屏蔽信号在突发写传输时对 不想存入的数据进行屏蔽 ; RAS、 CAS、 WE 作为命令信号线对 DDR2SDRAM 发出读、 写、 刷新或预 充电命令 ; 片内终结信号线 ODT 控制是否需要 DDR2SDRAM 进行片内终结。
     本具体实施方式涉及的 DDR2SDRAM 控制器主要应用在 FPGA 芯片中。由于协议数
     据块大小相对固定, 所以对 DDR2SDRAM 控制器的研究重点放在固定流水周期的操作上。流 水周期固定之后, 进一步考虑如何安排激活命令和读、 写命令的顺序, 以获得较高的操作效 率。 本具体实施方式使用了激活命令和读、 写命令交叉的操作方式, 并在每个流水周期的最 后三个时钟周期启动自动预充电命令。 这样, 激活命令与读、 写命令之间的时间间隔要求就 被掩盖在对下一个 BANK 的激活命令之中 ; 同时, 由于在每个流水周期中启动自动预充电命 令, 省去了每次操作 BANK 前的预充电命令操作。这两项措施使得 DDR2SDRAM 控制器的操作 效率大大提高。
     采用本实施例提供的技术方案, 提供了一个简单的 DDR2SDRAM 访问接口, 隐藏了 复杂的时序操作, 能够匹配多种 DDR2SDRAM 的内存控制器, 为无系统的电路及嵌入式 方向 的设计提供了一个可靠的平台。
     以上所述, 仅为本发明较佳的具体实施方式, 但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内, 可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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资源描述

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1、10申请公布号CN102339261A43申请公布日20120201CN102339261ACN102339261A21申请号201110276576722申请日20110916G06F13/1620060171申请人上海智翔信息科技股份有限公司地址200436上海市闸北区江场三路128号8楼72发明人赵龙任继梅74专利代理机构北京凯特来知识产权代理有限公司11260代理人郑立明孟丽娟54发明名称一种DDR2SDRAM控制器57摘要本发明提供了一种DDR2SDRAM控制器,该控制器包括控制模块用于发送控制信号,接收控制信号的反馈,并发送顺序指令,确定操作状态的转换,为系统提供状态指示信号;初始。

2、化模块用于对DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM进行初始化及寄存器的设置;配置模块用于配置、控制和指示DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM的状态;数据通道模块用于对读写数据进行调制解调,以及为DDR2SDRAM与主机端口提供数据;执行模块用于接收顺序指令,并将顺序指令中携带的地址解码为段地址、行地址和列地址,以及根据指令信号判断当前操作的类型,并选择相应的通道进行访问。本发明隐藏了复杂的时序操作,能够匹配多种DDR2SDRAM的内存控制器。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102339274A1/1页21一种DDR。

3、2SDRAM控制器,其特征在于,包括控制模块,用于向初始化模块和配置模块提供相应的控制信号,接收控制信号的反馈,并向执行模块发送顺序指令,确定操作状态的转换,为系统提供状态指示信号;初始化模块,用于根据控制模块的控制信号对所述DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM进行初始化及寄存器的设置;配置模块,用于根据控制模块的控制信号配置、控制和指示所述DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM的状态;数据通道模块,用于对读写数据进行调制解调,以及为DDR2SDRAM与主机端口提供数据;执行模块,用于接收控制模块发出的顺序指令,并将所述顺序指令中携带的地址解码为段地址、行地址和列地址,以及根据指。

4、令信号判断当前操作的类型,并选择相应的通道进行访问。2根据权利要求1所述的DDR2SDRAM控制器,其特征在于,所述控制模块包括仲裁子模块,用于为所述DDR2SDRAM控制提供多个主机端口的支持;指令调度与重排序子模块,用于计算获得读写数据的顺序指令,并向执行模块发送所述顺序指令。权利要求书CN102339261ACN102339274A1/3页3一种DDR2SDRAM控制器技术领域0001本发明提供了一种DDR2SDRAM的控制接口,属于DDR2SDRAM的接口算法技术领域。背景技术0002DDR2SDRAM作为新一代存储器,有着价格低廉,容量大,且速度快等优点,但是也有本身的局限性。DDR。

5、2SDRAM的读写操作十分复杂,参数非常多,这些参数在操作的过程中都必须满足,才能保证SDRAM的稳定工作。0003DDR2SDRAM是目前内存市场上的主流内存,除了通用计算机系统外,大量的嵌入式系统也纷纷采用DDR2内存,越来越多的SOC系统芯片中会集成有DDR2接口模块,但目前还没有一款能够匹配多种DDR2SDRAM的内存控制器。发明内容0004本发明的目的是提供一种能够匹配多种DDR2SDRAM的内存控制器。0005本发明的目的是通过以下技术方案实现的0006一种DDR2SDRAM控制器,包括0007控制模块,用于向初始化模块和配置模块提供相应的控制信号,接收控制信号的反馈,并向执行模块。

6、发送顺序指令,确定操作状态的转换,为系统提供状态指示信号;0008初始化模块,用于根据控制模块的控制信号对所述DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM进行初始化及寄存器的设置;0009配置模块,用于根据控制模块的控制信号配置、控制和指示所述DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM的状态;0010数据通道模块,用于对读写数据进行调制解调,以及为DDR2SDRAM与主机端口提供数据;0011执行模块,用于接收控制模块发出的顺序指令,并将所述顺序指令中携带的地址解码为段地址、行地址和列地址,以及根据指令信号判断当前操作的类型,并选择相应的通道进行访问。0012本发明的DDR2SDRAM控制器。

7、提供了一个简单的DDR2SDRAM访问接口,隐藏了复杂的时序操作,能够匹配多种DDR2SDRAM的内存控制器,为无系统的电路及嵌入式方向的设计提供了一个可靠的平台。附图说明0013图1是本发明具体实施方式提供的DDR2SDRAM控制器的结构示意图。具体实施方式0014本发明具体实施方式提供了一种DDR2SDRAM控制器,如图1所示,包括0015控制模块1,用于向初始化模块2和配置模块3提供相应的控制信号,接收控制说明书CN102339261ACN102339274A2/3页4信号的反馈,并向执行模块5发送顺序指令,确定操作状态的转换,为系统提供状态指示信号;0016初始化模块2,用于根据控制模。

8、块1的控制信号对所述DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM进行初始化及寄存器的设置;0017配置模块3,用于根据控制模块1的控制信号配置、控制和指示所述DDR2SDRAM控制器及DDR2SDRAM的状态;0018数据通道模块4,用于对读写数据进行调制解调,以及为DDR2SDRAM与主机端口提供数据;0019执行模块5,用于接收控制模块1发出的顺序指令,并将所述顺序指令中携带的地址解码为段地址、行地址和列地址,以及根据指令信号判断当前操作的类型,并选择相应的通道进行访问。0020具体的,DDR2SDRAM控制器的主要功能是完成对DDR2存储芯片的初始化,将DDR2复杂的读写时序转化为用户简。

9、单的读写时序,使用户像操作普通RAM一样控制DDR2。同时,DDR2SDRAM控制器还要产生周期性的刷新指令维持DDR2存储芯片内的数据而不需要用户的干预。所设计的DDR2SDRAM控制器采用模块化的设计思想,每一个功能都对应一个模块。0021DDR2存储芯片在正常工作之前必须先进行初始化,完成寄存器的配置,指令的解码、执行和数据的传输。因此,DDR2SDRAM控制器需要有支持以上操作的模块,分别为控制模块CONTR01、初始化模块INITIALIZATION、配置模块CONFIGURATION、数据通道模块DATACHANNELS和执行模块EXECUTION。在完成读/写操作指令译码之后,控。

10、制器就可以对DDR2存储芯片进行读/写访问。0022由于用户要求的不断提高,只有一个DDR2存储芯片可能不能满足用户的要求。于是这就要求控制器可以支持多个DDR2存储芯片,为此本具体实施方式提供的DDR2SDRAM控制器设计了多主机端口,每个主机端口控制一个DDR2存储芯片。由于采用了多主机端口的设计,DDR2SDRAM控制器就需要有一个仲裁模块ARBITER在多个主机端口之间进行选择,以确保在任意时刻最多只有一个主机端口即最多只有一个DDR2存储芯片具有访问权限。0023DDR2SDRAM接收的请求指令通常并不具备一定的顺序,在处理这些指令操作时存在多余的时序耗费,导致总线利用率很低,这对高。

11、速的DDR2SDRAM来说是非常不利的。而当DDR2SDRAM执行具有一定顺序的指令时,总线利用率将得以提高。因此,为了能让DDR2SDRAM总线获得最优的利用率,必须研究如何把主机端口发布的指令在执行前进行调度和重新排序,这就需要指令调度与重排序模块SCHEDULEREORDER。0024DDR2SDRAM与FPGA接口信号线可以分为4组时钟信号线CK/CK;数据传输信号线DQ、DQS/DQS、DM;地址/命令信号线ADDR、BA、RAS、CAS、WE;控制信号线CS、CKE、ODT。差分时钟CK/CK为DDR2SDRAM提供工作时钟,在CK的上升沿锁存地址和命令控制信号;双向差分信号DQS。

12、/DQS数据选通脉冲,在写入时用来传送DDR2SDRAM控制器发出的DQS信号,读取时则由DDR2SDRAM产生DQS向控制器发。DM作为数据屏蔽信号在突发写传输时对不想存入的数据进行屏蔽;RAS、CAS、WE作为命令信号线对DDR2SDRAM发出读、写、刷新或预充电命令;片内终结信号线ODT控制是否需要DDR2SDRAM进行片内终结。0025本具体实施方式涉及的DDR2SDRAM控制器主要应用在FPGA芯片中。由于协议数说明书CN102339261ACN102339274A3/3页5据块大小相对固定,所以对DDR2SDRAM控制器的研究重点放在固定流水周期的操作上。流水周期固定之后,进一步考。

13、虑如何安排激活命令和读、写命令的顺序,以获得较高的操作效率。本具体实施方式使用了激活命令和读、写命令交叉的操作方式,并在每个流水周期的最后三个时钟周期启动自动预充电命令。这样,激活命令与读、写命令之间的时间间隔要求就被掩盖在对下一个BANK的激活命令之中;同时,由于在每个流水周期中启动自动预充电命令,省去了每次操作BANK前的预充电命令操作。这两项措施使得DDR2SDRAM控制器的操作效率大大提高。0026采用本实施例提供的技术方案,提供了一个简单的DDR2SDRAM访问接口,隐藏了复杂的时序操作,能够匹配多种DDR2SDRAM的内存控制器,为无系统的电路及嵌入式方向的设计提供了一个可靠的平台。0027以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。说明书CN102339261ACN102339274A1/1页6图1说明书附图CN102339261A。

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