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首页基于SDRAM的存储器接口设计
论文开始介绍了SDRAM接口设计研究的背景和研究的目的及意义,引出对SDRAM的研究,详细介绍了SDRAM的基本原理、内部结构、基本操作和工作时序,以及设计的重点及难点。在这些理论基础上对SDRAM接口进行模块化设计,了解设计中所使用的硬件和软件。最后用Verilog语言在软件QuartusⅡ设计CPLD芯片,通过在硬件和软件上的调试基本实现了SDRAM接口的设计。
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基于 EPM570 的 SDRAM 存储器接口实现
摘 要
随着信息科学的飞速发展,人们面临的信号处理任务越来越繁重,对
数据采集处理系统的要求也越来越高。单片机、 DSP 等微处理器内部
RAM 有限,这就需要在微处理器的外部扩展存储器。同步动态随机访问
存储器具有价格低廉、密度高、数据读写速度快的优点,从而成为数据缓
存的首选存储介质,在数据采集系统和图像处理系统等方面中有着重要和
广泛的应用。
SDRAM 的读写逻辑复杂,最高时钟频率达 100MHz 以上,普通单片
机无法实现复杂的 SDRAM 控制操作。复杂可编程逻辑器件 CPLD 具有编
程方便,集成度高,速度快,价格低等优点。因此选用 CPLD 设计
SDRAM 接口控制模块, 简化主机对 SDRAM 的读写控制。通过设计基于
CPLD 的 SDRAM 控制器接口,可以在 STM 系列、ARM 系列、STC 系列
等单片机和 DSP 等微处理器的外部连接 SDRAM,增加系统的存储空间。
论文开始介绍了 SDRAM 接口设计研究的背景和研究的目的及意义,
引出对 SDRAM 的研究,详细介绍了 SDRAM 的基本原理、内部结构、基
本操作和工作时序,以及设计的重点及难点。在这些理论基础上对
SDRAM 接口进行模块化设计,了解设计中所使用的硬件和软件。最后用
Verilog 语言在软件 QuartusⅡ 设计 CPLD 芯片,通过在硬件和软件上的调试
基本实现了 SDRAM 接口的设计。
关键词 SDRAM;接口;Verilog;CPLD
- I -
The Implementation of SDRAM Memory
Interface Based on the EPM570
Abstract
With the rapid development of information science, people face more and
more onerous task of signal processing, the requirements of data acquisition and
processing system are getting higher and higher. Microprocessor such as single-
chip microprocessor, DSP etc, their RAM is limited, which requires external
expansion in the microprocessor memory. Synchronous Dynamic Random
Access Memory has a low cost, high density, fast read and write data on the
merits, thereby becoming the first choice for data cache storage medium, which
paly an important role and widely used in the data acquisition system and image
processing systems.
SDRAM read and write logic is complex, the maximum clock frequency
reaches above 100MHz, the ordinary microcontroller can not achieve complex
SDRAM control operation. Complex programmable logic device has advantages
such as programming convenience, high integrity, high speed and low cost etc.
Therefore select CPLD to design control module of SDRAM interface , to
simplify the host to read and write control of the SDRAM. Through the design
of SDRAM controller interface based on CPLD, you can connect SDRAM in
the external of STM series, ARM series, STC series single chip microprocessor
and the DSP, increase system storage space.
At the beginning of paper introduces the research background, research
purpose and significance of the study of SDRAM interface design, leads to the
study of SDRAM, detailed introduces information of SDRAM about the basic
principles, the internal structure, the basic operation and timing of work, and the
design emphasis and difficulty. Based on these theories, modularing the design
- II -
of SDRAM interface, understanding hardware and software used in the design.
Finally, it uses Verilog language in Quartus Ⅱ software to design CPLD chip,
Through the hardware and the software realization SDRAM the commissioning
of the basic design of the interface.
Keywords SDRAM; Interface; Verilog; CPLD
- III -
目录
摘要.......................................................................................................................I
Abstract...............................................................................................................II
第 1 章 绪 论........................................................................................................1
1.1 课题背景...............................................................................................1
1.2 课题研究的目的及意义.......................................................................1
1.3 同步动态随机存储器简介...................................................................2
1.4 论文的结构和框架...............................................................................3
第 2 章 SDRAM 的工作原理..............................................................................5
2.1 存储器的概述.......................................................................................5
2.1.1 存储器的分类....................................................................................5
2.1.2 存储器的技术指标............................................................................6
2.1.3 存储器的比较....................................................................................6
2.2 SDRAM 的工作原理............................................................................7
2.2.1 SDRAM 存储的基本原理.................................................................7
2.2.2 SDRAM 的内部结构.........................................................................9
2.3 本章小结..............................................................................................10
第 3 章 SDRAM 的基本操作...........................................................................11
3.1 SDRAM 的基本操作..........................................................................11
3.1.1 芯片初始化......................................................................................11
3.1.2 行有效..............................................................................................12
3.1.3 列读写..............................................................................................12
3.1.4 读操作..............................................................................................14
3.1.5 写操作..............................................................................................15
3.2 SDRAM 的工作特性..........................................................................16
3.2.1 模式寄存器的设置..........................................................................16
3.2.2 预充电..............................................................................................17
3.2.3 刷新..................................................................................................19
3.3 SDRAM 接口设计的要求..................................................................20
3.3.1 存储器接口解决数据存取的难点..................................................20
3.3.2 存储器接口在工作方式上的初步优化..........................................21
3.4 本章小结.............................................................................................21
- IV -
第 4 章 系统结构及硬件设计...........................................................................22
4.1 SDRAM 接口设计的整体结构...........................................................22
4.1.1 控制接口模块..................................................................................23
4.1.2 CAS 延迟模块..................................................................................24
4.1.3 突发长度模块..................................................................................26
4.1.4 地址转换模块..................................................................................26
4.2 EPM570 芯片简介..............................................................................27
4.2.1 MAXⅡ 系列芯片功能简介.............................................................28
4.2.2 逻辑阵列..........................................................................................29
4.2.3 全局时钟..........................................................................................30
4.2.4 I/O 端口结构....................................................................................30
4.3 MT48LC 系列芯片简介.....................................................................30
4.4 本章小结..............................................................................................34
第 5 章 软件设计与实现...................................................................................35
5.1 利用 QuartusⅡ 进行设计的流程........................................................35
5.2 软件的设计.........................................................................................37
5.2.1 Verilog 语言的特点.........................................................................37
5.2.2 采用 Verilog 设计综合的过程.........................................................38
5.2.3 SDRAM 接口设计的仿真...............................................................39
5.3 本章小结.............................................................................................42
结 论.....................................................................................................................2
致 谢.....................................................................................................................3
参考文献..............................................................................................................4
附 录 A.................................................................................................................7
附 录 B...............................................................................................................13
附 录 C...............................................................................................................19
- V -
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pizicaj
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