VHDL实现的80C186XL DRAM控制器设计

"基于VHDL的DRAM控制器设计，利用80C186XL的时序特征，采用CPLD技术实现" 在嵌入式系统设计中，存储器的选择和管理是一个关键环节。动态随机存取内存(DRAM)由于其大容量和低成本的优势，常被用于需要大量存储空间的场合。然而，DRAM的复杂时序要求使得设计一个有效的控制器成为挑战。本文介绍了一种创新的方法，通过使用VHDL语言和复杂可编程逻辑器件(CPLD)来设计一个DRAM控制器，以适应80C186XL 16位嵌入式微处理器。 80C186XL是一款广泛应用的嵌入式微处理器，其内部集成了DRAM刷新控制单元(RCU)，能自动产生刷新总线周期，工作在处理器的增益模式下。用户可以通过编程设置RCU，使其向总线接口单元(BIU)发送存储器读请求，对特定的存储器范围执行刷新操作。BIU在接收到指令后，会在合适的时机执行刷新周期，选择相应的DRAM存储器片。 在设计DRAM控制器时，考虑了80C186XL的时序特性。RCU单元包括一个9位递减定时计数器、一个9位地址计数器、三个控制寄存器和接口逻辑。当RCU被激活时，定时计数器每经过一个CLKOUT周期减1，直到计数为1时，触发刷新总线请求，然后重新加载并继续计数。刷新周期具有高优先级，只要80C186XL的总线空闲，就会执行刷新操作。 设计过程中，刷新总线周期被视为“伪读”周期，它在总线上的表现与普通读周期类似，区别在于没有数据传输。通过BHE/RFSH和A0引脚的状态，可以区分出刷新周期。表1提供了刷新周期引脚状态的详细信息，而图2则描绘了刷新总线周期的时序要求。 在80C186XL的DRAM控制器设计中，关键在于理解和满足DRAM的访问时间、等待状态和刷新方法等时序要求。例如，访问时间是指从发出读/写命令到数据有效的时间间隔；等待状态可能需要在某些操作前插入额外的时钟周期；而刷新方法则涉及如何定期刷新DRAM以保持数据完整性。控制器必须确保这些时序条件得到满足，否则可能会导致数据丢失或系统不稳定。 VHDL作为一种硬件描述语言，允许设计师以更接近自然语言的方式描述硬件逻辑，便于实现复杂的时序控制逻辑。CPLD则提供了灵活且可扩展的硬件平台，可以快速原型化和测试设计。通过VHDL编程和CPLD实现，可以精确控制DRAM的刷新过程，确保系统稳定运行，同时降低了设计复杂性和成本。 本文提出的基于VHDL的DRAM控制器设计方法，结合80C186XL的特性，利用CPLD技术，提供了一种高效、经济的解决策略，使得嵌入式系统能够更好地管理和使用DRAM存储器，满足大容量存储需求的同时，保证了系统的可靠性和性能。