Altera Cyclone IV DDR2 走线设计与优化策略

"本文档是关于 CycloneIV FPGA 中 DDRII 内存接口的走线设计笔记，主要讨论了如何优化 DDR2 的布线策略以确保信号完整性，并且这些规则也适用于更高速度的 DDR3 设计。" 在 CycloneIV FPGA 中，DDRII 走线设计是一项关键任务，因为它直接影响到内存系统的性能和稳定性。首先，每个 FPGA 的边缘，如 BANK1 和 BANK2，都配备了一组 Rup 和 Rdn 支持串行阻抗匹配，这样可以省去外部的串行电阻。在设计过程中，应当将 RUP 和 RDN 引脚设置为保留状态，防止 Quartus 自动分配给 DDR2 控制器，而在 PCB 上连接 50 欧姆的电阻到 1.8V（pullup）和 GND（pulldown）。 根据 Altera 的推荐设计，结合 RsOCT（接收端串行输出钳位技术）和 DDR 内存上的 ODT（On-Die Termination）可以有效地提高信号质量。设计策略如下： 1. 使用 RsOCT 结合 ODT，适用于 DQ、DM 和 DQS 信号线。 2. 不需要额外的 VTT（电压跟踪终端）设计。 3. 采用 6 层 PCB 板进行布线，以实现严格的等长布线。 4. 信号线长度应尽可能短，最大不超过 2000mil（约 50.8mm）。 5. 相邻信号线之间的间距至少是线宽的 3 倍，理想情况下是 4 倍，以减少串扰。 6. 差分线的线宽和线间距均为 5mil。 7. 同一组内的相邻信号线间距为 12.8mil。 8. 应遵循 3W 规则（线中心间距不少于线宽的 3 倍），以减少电场干扰，降低串扰。 DDR2 接口包括 32 条数据线 (DATA0-DATA31)，4 条 DATAMASK/SDQM (DQM0-DQM3) 以及 4 对数据 strobes (DQS0P/DQS0M-DQS3P/DQS3M)。这些信号线被分为四组（GROUPA-GROUPD），每组内的线长差异控制在特定范围内，以保证信号同步。此外，还有地址线 (ADDR0-ADDR15) 和其他控制信号线，它们也需要按照一定的规则进行布线。 在实际布板时，优先考虑差分对的走线，确保差分线对之间的线长误差小于 30mil，组内任意两条数据线长差异小于 50mil，所有组间任意两条线的差异不超过 100mil。这样的布局策略有助于保持信号同步，减少反射和串扰，从而提高系统性能。 总结来说，CycloneIV FPGA 的 DDRII 走线设计需要兼顾信号完整性、等长布线和串扰控制，通过合理的布局和布线策略，可以确保 DDR2 子系统在 400M 带宽下稳定运行，同时为更高速度的 DDR3 设计提供参考。