基于FPGA的DDR3存储控制的设计与验证

DDR3SDRAM是第三代双倍数据传输速率同步动态随机存储器,DDR3具有高速率、低电压、低功耗等特点[1-2];在DDR3控制器的实际使用中,如何将用户需要存储的数据在DDR3中快速存储非常重要,如果数据被送到DDR3接口的速度低,则会影响DDR3的存储速度,同时影响DDR3的实际应用,因此,针对DDR3存储器设计存储控制有重要的意义[2];基于此设计主要分为低速读写控制与高速流读写控制,低速读写控制主要用于小数据量的操作,高速流读写控制主要用于批量数据的存储操作;此设计在FPGA上通过了大量数据读写的验证,证明数据存储的正确性;经过测试,在高速流读写模式下,DDR3存储控制设计的带宽利用率最大为66.4%;此设计在功能和性能上均符合系统总体设计的要求。     

基于FPGA的DDR3用户接口设计

本文详细介绍了在 Xilinx Virtex-6系列FPGA中使用MIG3.7 IP核实现高速率DDR3芯片控制的设计思想和设计方案。针对高速实时数字信号处理中大容量采样数据通过DDR3存储和读取的应用背景,设计和实现了适用于该背景的控制状态机,并对控制时序作了详尽的分析。系统测试结果表明,该设计满足大容量数据的高速率存储和读取要求。     

基于FPGA的DDR SDRAM控制器设计与实现

随着DDR SDRAM的广泛应用,为满足不同平台下的访存需求,文章设计并实现了一种基于FPGA的DDRSDRAM控制器,通过分级流水结构提高了系统性能,并通过参数的在线配置满足不同内存颗粒的参数需求,保证了控制器的灵活性和可扩展性。     

FPGA实现高速实时多端口SDRAM控制器的研究

为了满足多个设备同时存取高速数据的需求,介绍了利用Xilinx高性能可编程逻辑器件Virtex6 FPGA实现高速实时多端口DDR3 SDRAM控制器的原理和方法,在一个实时图像处理系统平台上实现了对单片SO-DIMM DDR3内存条的多设备实时访问控制。通过ChipScope工具采样输入输出数据,验证其可行性,分析计算出端口速率和其他主要时间参数。实验结果显示高速实时多端口SDRAM控制器具有集成度高、传输带宽高、功耗低的优点。在多设备同时读写高速数据的系统中具有很高的实用价值。     

利用FPGA实现DDR存储器控制器

DDRSDRAM以双倍的数据速率已成为存储器的主流,但目前广泛应用的微处理器和数字信号处理器并不支持DDRSDRAM。该文介绍一种通用DDRSRAM控制器的设计,以解决目前所存在的微处理器与DDRSDRAM之间的接口问题。     

基于FPGA的DDR4高速存储模块设计

设计了一种有更高传输速率和更大带宽的存储模块来满足更高的数据存储需求。该设计采用Xilinx公司的UltraScale系列高性能芯片作为FPGA主控制模块,后续基于原有模块设计并外挂了4片容量为1 GB的DDR4内存芯片,结合片上DDR4控制模块实现对内存的读/写控制,通过FPGA内部集成的DDR4 SDRAM IP核进行例化核设计。通过实验验证,DDR4在300 MHz系统时钟频率下能够进行正确的读/写操作,无数据丢失,保证了高速率、大带宽数据的正常传输,证明该机制具有良好的可靠性及适用性。     

DDR3时序分析与设计

DDR3存储器已经成为目前服务器和计算机系统的主流应用,虽然DDR3采用双参考电压片上校准引擎、动态ODT、fly-by拓扑以及write-leveling等技术在一定程度上提高了信号完整性,但其时序的分析与设计实现仍然比较困难。针对某自研处理器及服务器主板设计,简要介绍了DDR3源同步信号传输的基本原理,使用时域信号仿真工具,量化分析了DDR3系统通道中影响时序的主要因素,并对DDR3的写操作时序进行了分析与裕量计算。仿真结果表明,信号占空比失真程度随着信号ODT值的改变和同时开关的I/O数目增加加剧了3%～5%,而串扰引入的时序偏斜可达218ps。     

基于FPGA的DDR SDRAM控制器的设计和实现

DDR SDRAM,因其拥有较之SDRAM为两倍的数据读、写速率,已经成为存储器的主流,并得到了广泛的应用,尤其在高速、高精度、高存储深度的数据采集系统中。本文在分析了DDR SDRAM工作原理的基础上,预先在FPGA上利用Verilog硬件描述语言设计实现了DDR SDRAM的读、写以及刷新,给出了DDR SDRAM控制器的状态转换图及结构框图,为进一步与微控制器或数字信号处理器的连接创造条件。目前该控制器已经研制完毕,进一步还可以集成到数据采集系统中。     

基于FPGA的DDR SDRAM测试平台设计

DDR SDRAM是FPGA板卡中的重要组成部分,其可靠性与带宽决定了设备能否正常工作;为了测试DDR SDRAM的性能是否符合预期,开发了一种基于FPGA的DDR SDRAM测试平台;平台包含一个基于DDR SDRAM控制器的测试器IP核,具有数据校验、带宽测量的功能;编写了控制测试器IP核的Tcl脚本,用于配置测试参数、控制测试流程与读取测试结果;在Python语言下使用PyQt5开发库设计了图形界面程序,能够根据用户操作生成并执行对应的Tcl脚本;最终实现了一个操作简单、测试流程可配置、自动输出测试结果的DDR SDRAM测试平台;测试结果表明,测试平台能够正确地进行DDR SDRAM测试并输出统计结果;对比MIG的示例工程,测试平台额外增加了带宽测试、结果统计、循环测试等功能,且使用的FPGA资源下降了30%,测试用时缩短了70%以上。     

总线数据宽度可配置DDR传输的FPGA设计与实现

随着FPGA开发规模和内部集成度的不断提升,FPGA通常需要控制多个外部芯片,导致FPGA的管脚资源在设计中变得越来越宝贵,文章给出了一种利用总线数据DDR传输的设计方式来减少管脚的使用,提出了一种总线宽度可配置的通用实现模块思想,并给出了详细的实现以及高速DDR设计中应该考虑的问题。     

基于FPGA的DDR SDRAM控制器设计

针对目前应用最为广泛的DDR SDRAM存储器,采用VHDL语言实现了基于ALTERA公司FPGA架构的、基于工业标准的通用DDR SDRAM控制器设计。重点介绍了读数据接口和写数据接口设计。在EP1C6Q240C8芯片上实现时的性能达到了133MHz的主频频率。     

DDR3系统混合建模与协同仿真

DDR3存储器已经成为目前服务器和计算机系统的主流应用,虽然DDR3采用双参考电压、片上校准引擎、动态ODT、fly-by拓扑以及write-leveling等技术在一定程度上提高了信号完整性,但设计实现高数据率仍然比较困难.针对某自研处理器及服务器主板设计,采用混合建模方法,建立了由芯片I/O、封装、PCB、过孔、连接器和DIMM条组成的DDR3的全通道信号完整性仿真平台,通过频域仿真,比较通道中各种无源组件引入的插损和回损,通过时域仿真,分析各组件对接收眼图的不同影响程度,实现Chip,Package,PCB的协同仿真与设计优化,达到了预期指标.     

基于FPGA的DDR3协议解析逻辑设计

针对采用DDR3接口来设计的新一代闪存固态盘（SSD）需要完成与内存控制器进行通信与交互的特点,提出了基于现场可编程门阵列（FPGA）的DDR3协议解析逻辑方案。首先,介绍了DDR3内存工作原理,理解内存控制器对存储设备的控制机制;然后,设计了接口协议解析逻辑的总体架构,采用FPGA实现并对其中的各个关键技术点,包括时钟、写平衡、延迟控制、接口同步控制等进行详细阐述;最后,通过modelsim仿真并进行板级验证,证明了该设计的正确性和可行性。在性能方面,通过单次读写、连续读写和混合读写三种模式下的数据读写测试,取得了最高77.81%的DDR3接口带宽利用率,在实际的SSD开发过程中能够有效提高系统的访问性能。     

一种支持DDR4的软硬件结合的访存踪迹收集分析工具集

随着多核技术的发展,大数据、云计算、人工智能应用的普及,非易失性内存技术的逐步实用以及信息安全的迫切需求,作为数据处理核心部分的内存系统的设计显得极为重要,而现有的内存系统分析工具却由于各种缺陷已经无法满足研究人员的需求。在原有HMTT的基础上进行硬件级别的重新设计,在最新的DDR4-1600平台上实现了完整、高效、无失真地获取访存踪迹的功能,并在原有系统的基础上进一步提升了工具的可移植性。最后,使用该工具对最新的SPEC CPU 2017应用进行了访存踪迹的采集测试,并对收集到的访存踪迹信息进行了分析,进一步验证了本文工作的有效性,为今后的各类应用访存行为以及内存系统结构设计研究提供了强有力的工具支撑。