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1、IC IC 视视屏屏组组DE2_TV 范例范例讲解（解（3）SDRAM模块模块 ICIC中心中心中心中心视频组视频组IC IC 视视屏屏组组同同步步动动态态随随机机存存取取内内存存（synchronoussynchronousdynamicdynamicrandomrandomaccessaccessmemorymemory，简简称称SDRAMSDRAM）是是有有一一个个同同步步接接口口的的动动态态随随机机存存取取内内存存（dynamicdynamicrandomrandomaccessaccessmemorymemory，简简称称DRAMDRAM）。通通常常动动态态随随机机存存取取内内存存（
2、DRAMDRAM）是是有有一一个个异异步步接接口口的的，这这样样它它可可以以随随时时响响应应控控制制输输入入的的变变化化。而而SDRAMSDRAM有有一一个个同同步步接接口口，在在响响应应控控制制输输入入前前会会等等待待一一个个时时钟钟信信号号，这这样样就就能能和和计计算算机机的的系系统统总总线线同同步步。时时钟钟被被用用来来驱驱动动一一个个有有限限状状态态机机，对对进进入入的的指指令令进进行行流流水水线线操操作作。这这 使使 得得 SDRAMSDRAM与与 没没 有有 一一 个个 同同 步步 接接 口口 的的 异异 步步DRAM(asynchronousDRAM(asynchronousDR
3、AM)DRAM)相相比比，可可以以有有一一个个更更复复杂杂的操作模式。的操作模式。流流水水线线意意味味着着芯芯片片可可以以在在处处理理完完之之前前的的指指令令前前接接受受一一个个新新的指令。的指令。IC IC 视视屏屏组组SDRAM知识介绍一、一、SDRAMSDRAM内存模组和基本结构内存模组和基本结构1.1.物物理理bankbank（physicalphysicalbank)bank)：内内存存总总线线等等同同于于CPUCPU数数据据总总线的线的位宽位宽。单位是。单位是bitbit，简称，简称P-bankP-bank。2.2.芯芯片片位位宽宽：每每个个传传输输周周期期能能提提供供的的数数据据
4、量量。（提提示示：P-P-BankBank其其实实就就是是一一组组内内存存芯芯片片的的集集合合，这这个个集集合合的的容容量量不不限限，但这个集合的但这个集合的 总位宽必须与总位宽必须与 CPUCPU数据位宽相符。数据位宽相符。如如64bit64bit的的P-BankP-Bank则需要则需要4 4个个1616位的芯片并联工作。）位的芯片并联工作。）IC IC 视视屏屏组组二、二、SDRAMSDRAM内存模组和基本结构内存模组和基本结构1.1.逻逻辑辑BankBank：简简单单地地说说，SDRAMSDRAM的的内内部部是是一一个个存存储储阵阵列列。阵阵列列就就如如同同表表格格一一样样，将将数数据据
5、“填填”进进去去，你你可可以以它它想想象象成成一一张张表表格格。和和表表格格的的检检索索原原理理一一样样，先先指指定定一一个个行行，再再指指定定一一个个列列，我我们们就就可可以以准准确确地地找找到到所所需需要要的的单单元元格格，这这就就是是内内存存芯芯片片寻寻址址的的基基本本原原理理。对对于于内内存存，这这个个单单元元格格可可称称为为存存储储单单元元, ,那那么么这这个个表表格格（存存储储阵阵列列）就就是是逻逻辑辑 BankBank（LogicalLogicalBankBank，下文简称，下文简称 L-BankL-Bank）。）。IC IC 视视屏屏组组2.内存芯片的容量：就是所有L-Bank
6、中的存储单元的容量总合。计算有多少个存储单元和计算表格中的单元数量的方法一样：存储单元数量=行数列数（得到一个L-Bank的存储单元数量）L-Bank的数量IC IC 视视屏屏组组三、三、SDRAMSDRAM内部基本操作与工作时序内部基本操作与工作时序1.1.芯芯片片初初始始化化：在在SDRAMSDRAM芯芯片片内内部部还还有有一一个个逻逻辑辑控控制制单单元元，并并且且有有一一个个模模式式寄寄存存器器为为其其提提供供控控制制参参数数。因因此此，每每次次开开机机时时SDRAMSDRAM都都要要先先对对这这个个控控制制逻逻辑辑核核心心进进行行初初始始化化。关关键键的的阶阶段段就就在在于于模模式式寄
7、寄存存器器（MRMR，ModeRegisterModeRegister）的设置，简称的设置，简称 MRSMRS。IC IC 视视屏屏组组MRSMRS设置设置2.2.行行有有效效：初初始始化化完完成成后后，要要想想对对一一个个L-BankL-Bank中中的的阵阵列列进进行行寻寻址址，首首先先就就要要确确定定行行（RowRow），使使之之处处于于活活动动状状态态（ActiveActive），然然后后再再确确定定列列。并并且且片片选选和和L-BankL-Bank的的定定址址与与行行有效可以同时进行。有效可以同时进行。IC IC 视视屏屏组组CS#CS#、L-BankL-Bank定定址址的的同同时时，
8、RAS#RAS#（RowRowAddressAddressStrobeStrobe，行行地地址址选选通通脉脉冲）也处于有效状态（低电平）。冲）也处于有效状态（低电平）。IC IC 视视屏屏组组3.3.列列读读写写：在在SDRAMSDRAM中中，行行地地址址和和列列地地址址是是公公用用的的。而而且且是是通通过过芯芯片片的的可可写写状状态态的的控控制制来来达达到到读读/ /写写的的目目的的。WE#WE#无无效效时时，就是读取命令。就是读取命令。3.3.在在发发送送列列读读写写命命令令时时必必须须要要与与行行有有效效命命令令有有一一个个间间隔隔，这这个个间间隔隔被被定定义义为为tRCDtRCD，即即
9、RASRAStotoCASCASDelayDelay（RASRAS至至CASCAS延延迟迟），可以理解为，可以理解为行选通周期行选通周期。IC IC 视视屏屏组组4.4.数数据据输输出出（读读）：在在选选定定列列地地址址后后，就就是是数数据据通通过过数数据据I/OI/O通通道道输输出出到到内内存存总总线线上上。但但是是在在CASCAS发发出出之之后后，仍仍要要经经过过一一定定的的时时间间才才能能有有数数据据输输出出，从从CASCAS与与读读取取命命令令发发出出到到第第一一笔笔数数据据输输出出的的这这段段时时间间，被被定定义义为为CLCL（CASCASLatencyLatency，CASCAS潜
10、伏期）。潜伏期）。IC IC 视视屏屏组组5.5.数数据据输输入入（写写）：数数据据写写入入的的操操作作也也是是在在tRCDtRCD之之后后进进行行，但但此此时时没没了了CLCL（CLCL只只出出现现在在读读取取操操作作之之中中），列列寻寻址址时时，WE#WE#有有效效状状态态。数数据据的的真真正正写写入入需需要要一一定定的的周周期期，为为了了保保证证数数 据据 的的 可可 靠靠 写写 入入 ， 都都 会会 留留 出出 足足 够够 的的 写写 入入 / /校校 正正 时时 间间（tWR,WriteRecoveryTimetWR,WriteRecoveryTime）。）。IC IC 视视屏屏组组
11、6.6.突突发发长长度度：由由于于数数据据的的传传输输在在I/OI/O端端占占用用了了大大量量内内存存控控制制资资源源，效效率率很很低低。人人们们发发明明了了突突发发（BurstBurst）传传输输技技术术，只只要要指指定定了了起起始始地地址址和和突突发发长长度度（BurstBurstLengthsLengths，简简称称BLBL）就就可可以以连连续续传传输输所涉及到存储单元。所涉及到存储单元。初初始始化化过过程程中中的的MRSMRS阶阶段段就就要要对对BLBL进进行行设设置置（A2A2、A1A1、A0A0设设置置）。目目前前可可用用的的选选项项是是 1 1、2 2、4 4、8 8、全全页页（
12、FullFullPagePage），常见的设定是常见的设定是 4 4和和 8 8。IC IC 视视屏屏组组7.7.预预充充电电（prechargeprecharge）：由由于于SDRAMSDRAM的的寻寻址址具具有有独独占占性性，所所以以在在进进行行完完读读写写操操作作后后，如如果果要要对对同同一一L-BankL-Bank的的另另一一行行进进行行寻寻址址，就就要要将将原原来来有有效效的的行行关关闭闭，重重新新发发送送行行/ /列列地地址址。L-BankL-Bank关关闭闭现现有有工工作作行行，准备准备打开新行的操作打开新行的操作就是预充电。就是预充电。 设设置置的的方方法法是是在在发发出出读读
13、写写操操作作命命令令的的同同时时对对A10A10进进行行设设置置，高高电电平平时时允允许许自自动动预预充充电电，低低电电平平时禁止，可手动设置。时禁止，可手动设置。IC IC 视视屏屏组组如如图图，A10A10控控制制是是对对所所有有 BANKBANK还还 是是 对对 指指 定定BANKBANK进进 行行 预预 充充 电电 ；BA0BA0和和BA1BA1控控制制BANKBANK的选择。的选择。A10A10为为高高电电平平时时是是对对所所有有的的BANKBANK进进行行预预充充电电，当当A10A10为为低低电电平平时时是是对对BA0BA0和和 BA1BA1选选 定定 的的BANKBANK进行预充
14、电进行预充电预充电的控制IC IC 视视屏屏组组8.8. 刷刷新新（refreshrefresh）：DRAMDRAM要要不不断断进进行行刷刷新新才才能能保保留留住住数数据据。因因为为预预充充电电是是对对一一个个或或所所有有L-BankL-Bank中中的的工工作作行行操操作作，并并且且是是不不定定期期的的，而而刷刷新新则则是是有有固固定定的的周周期期，依依次次对对所所有有行行进进行行操操作作，以以保保留留那那些些久久久久没没经经历历重重写写的的存存储储体体中中的的数数据据。但但与与所所有有L-BankL-Bank预预充充电电不不同同的的是是，这这里里的的行行是是指指所所有有L-L-BankBan
15、k中中地地址址相相同同的的行行，而而预预充充电电中中各各L-BankL-Bank中中的工作行地址并不是一定是相同的。的工作行地址并不是一定是相同的。 IC IC 视视屏屏组组9.9.数据掩码（数据掩码（DataI/OMaskDataI/OMask）：）：简简称称DQMDQM，通通过过DQMDQM，内内存存可可以以控控制制I/OI/O端端口口取取消消哪哪些些输输出出或或输输入入的的数数据据。为为了了精精确确屏屏蔽蔽一一个个P-BankP-Bank位位宽宽中中的的每每个个字字节节，每每个个DIMMDIMM有有8 8个个DQMDQM信信号号线线，每每个个信信号号针针对对一一个个字字节节。SDRAMS
16、DRAM官官方方规规定定，在在读读取取时时DQMDQM发发出出两两个个时时钟钟周周期期后后生效，而在生效，而在写入写入时，时，DQMDQM与写入命令一样是与写入命令一样是立即立即成效。成效。 IC IC 视视屏屏组组IC IC 视视屏屏组组 DE2 DE2上的上的SDRAMSDRAMIC IC 视视屏屏组组SDRAM控制模块SDRAMSDRAM8-MbyteSingleDataRateSynchronous8-MbyteSingleDataRateSynchronousDynamicRAMmemorychipDynamicRAMmemorychipOrganizedas1Mx16bitsx4b
17、anksOrganizedas1Mx16bitsx4banksAccessibleasmemoryfortheNiosIIAccessibleasmemoryfortheNiosIIprocessorandbytheDE2ControlPanelprocessorandbytheDE2ControlPanelIC IC 视视屏屏组组在在系系统统中中的的作作用用：由由于于TVTVDecoderDecoder输输出出的的视视频频信信号号是是隔隔行行的的，我我们们要要对对它它进进行行去去隔隔行行处处理理。所所以以要要使使用用SDRAMSDRAM对对视视频频信信号号进进行行缓缓冲冲，先先把把视视频频信
18、信号号输输出出储储存存在在SDRAMSDRAM，再再按按顺顺序序取取出出奇奇数数行行和和偶偶数数行的视频信号出来现实。行的视频信号出来现实。IC IC 视视屏屏组组打开这个4口的SDRAM控制模块，可见有多个子模块：4个FIFO的缓存。一个锁相环。一个命令模块。一个接口模块。一个数据传输模块。IC IC 视视屏屏组组1 1、 命命 令令 模模 块块 （ commandcommand） ： 就就 是是 发发 送送 指指 令令 ， 直直 接接 对对SDRAMSDRAM进行命令操作。进行命令操作。CL=3CL=3，BT=0BT=0，BL=3bBL=3b1111112 2、control_interf
19、acecontrol_interface模模块块：用用于于接接收收信信号号CMDCMD，通通过过解解码码产生命令输出到产生命令输出到commandcommand模块。模块。IC IC 视视屏屏组组3.sdr_data_path3.sdr_data_path模模块块：是是数数据据通通道道控控制制模模块块，受受OEOE信信号号的的控制，在控制，在DQDQ口中读取或写入数据到口中读取或写入数据到SDRAMSDRAM中。中。4.4.锁锁相相环环：对对输输入入时时钟钟（27MHz27MHz）倍倍频频，产产生生108MHz108MHz时时钟钟给给系系统统模模块块工工作作，产产生生108MHz108MHz且
20、且相相移移-90-90 的的给给SDRAMSDRAM芯芯片工作。片工作。IC IC 视视屏屏组组5.165.16位位FIFOFIFO缓缓存存：两两个个读读两两个个写写，可可以以在在一一个个系系统统时时钟钟内内做做两次读和写。两次读和写。IC IC 视视屏屏组组IC IC 视视屏屏组组6.6.头头文文件件：每每一一块块程程序序都都会会调调用用它它。包包含含很很多多固固定定参参数数，如如潜伏期潜伏期CLCL，突发长度，突发长度BLBL，行选通周期，行选通周期RCDRCD等。等。IC IC 视视屏屏组组RTLRTL图图IC IC 视视屏屏组组7.7.整整体体模模块块：除除了了包包含含上上述述几几个个子子模模块块之之外外，还还包包含含以以下下几几个操作。个操作。产生命令产生命令CMDCMD到接口操作。到接口操作。地址控制操作。（每个地址控制操作。（每个FIFOFIFO有对应地址。）有对应地址。）自动读自动读/ /写控制操作。写控制操作。IC IC 视视屏屏组组THANKS!LOGOLOGOLOGOLOGO
