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【开源骚客】《轻松设计SDRAM控制器》第六讲—SDRAM写模块讲解

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第五讲介绍完仲裁机制之后,相信很多朋友都在想,仲裁模块写好了,那写模块、读模块等与SDRAM相关操作的模块应该怎么写代码呢?
是的,在学习完仲裁机制之后只是相当于给SDRAM控制器建立了一个框架,这个框架中的内容还没完成。
在本节内容中,我们将会把如何设计SDRAM的写模块一点一点详细的分享出来。在完成写模块之后,相信你很快就可以根据写模块的设计思路将读模块也设计出来。

本节主要内容如下:

  1. SDRAM器件工作原理;
  2. SDRAM写模块状态机讲解;
  3. SDRAM写模块时序设计。

一、SDRAM器件工作原理

为了让我们更好的设计SDRAM控制器,我们必须明白SDRAM器件的工作原理。当然,我们这套教程所讲的SDRAM控制器也是根据官方datasheet提供的资料进行设计的。Kevin也在此提醒大家,不要害怕看datasheet,看懂datasheet是你在编写代码之前的一项必不可少的工作。

lesson6_01

该状态图就是SDRAM器件本身工作的流程图了,该图开始于“Power On”状态,即SADRAM上电完成的状态。

在看这个状态图时,需要注意的一个地方是右下角的说明:粗线表示自动跳转,细线表示需要执行相应的命令才会跳转到下一个状态。

大家可以仔细看下这个状态图,对于掌握SDRAM的工作流程是非常有帮助的。

 

在这个状态图中,我们需要重点关注“IDLE”状态跳到“WRITE”状态的路线,以及从“WRITE”状态跳到“IDLE”状态的路线

 

IDLE状态到WRITE状态:

  • 在IDLE状态需要先给ACT命令激活某一行,此时处于Row Active状态;
  • 在Row Active状态之后,给Write命令则会进入WRITE状态;
  • 在WRITE状态后,再给一次Write命令,就可以继续写入数据。

WRITE状态到IDLE状态:

  • 在WRITE状态给PRE命令,则SDRAM将跳出WRITE状态进入Precharge状态;
  • 在Precharge状态后,就会自动进入IDLE状态了。

 

要从WRITE状态跳到IDLE状态的一个原因是,我们需要进行刷新操作,进入刷新操作,必须从IDLE状态进入。

另外一点,可能有些朋友看到了WRITE状态下边还有一个WRITEA状态,的确,但是细心的你有没有发现当处于WRITEA状态时,它会自动的进入到Precharge状态。也就是说WRITEA比在WRITE状态的工作效率要低很多,所以在某些对数据交互速度较快的场景中,我们使用WRITE状态。在本套教程中,我们也只讲WRITE状态。速度快的都能搞定,那速度慢的操作也是不在话下的。

二、SDRAM写模块状态机讲解

在这之前,我们先看下datasheet中提供的SDRAM写时序图:

lesson6_02

该时序图与之前datasheet提供的工作状态图是完全吻合的,对于时序图中的参数,大家也可以在datasheet中找到。

虽然现在我们已经明白了SDRAM写操作的相关原理,但是这还远远不够,我们还需要考虑更多的事情。

假设我们现在需要往SDRAM中写入两行数据,那什么时候可以退出仲裁状态机的写状态:

  • 数据已经写完;
  • SDRAM需要进行刷新操作;
  • 数据未写完,需要激活下一行继续写。lesson6_03

这是我们SDRAM控制器写模块使用到的状态图,这样可以完美解决我们担心的问题。

三、SDRAM写模块时序设计

lesson6_04

lesson6_05

对于这两个时序图,Kevin在此不做介绍,SDRAM写模块的代码编写,也是根据这两个时序图来进行的。

当然好学的你,也可以先尝试着参考着两个时序图来编写SDRAM的写模块。

 

如在设计SDRAM写模块时有疑惑,可以观看与本教程电子书配套的视频教程。视频教程中的所有代码均为现场编写,现场调试。

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