DDR系统设计过程,以及将实际的设计需求和DDR规范中的主要性能指标相结合,我们以一个实际的设计分析实例来说明,如何在一个DDR系统设计中,解读并使用DDR规范中的参数,应用到实际的系统设计中。某项目中,对DDR系统的功能模块细化框图。在这个系统中,对DDR的设计需求如下。
整个DDR功能模块由四个512MB的DDR芯片组成,选用Micron的DDR存诸芯片MT46V64M8BN-75。每个DDR芯片是8位数据宽度,构成32位宽的2GBDDR存诸单元,地址空间为Add<13..0>,分四个Bank,寻址信号为BA<1..0>。 什么是DDR DDR2 DDR3 DDR4 DDR5;黑龙江DDR一致性测试推荐货源
DDR内存的典型使用方式有两种: 一种是在嵌入式系统中直接使用DDR颗粒,另一 种是做成DIMM条(Dual In - line Memory Module,双列直插内存模块,主要用于服务器和 PC)或SO - DIMM(Small Outline DIMM,小尺寸双列直插内存,主要用于笔记本) 的形式插 在主板上使用。
在服务器领域,使用的内存条主要有UDIMM、RDIMM、LRDIMM等。UDIMM(UnbufferedDIMM,非缓冲双列直插内存)没有额外驱动电路,延时较小,但数据从CPU传到每个内存颗粒时,UDIMM需要保证CPU到每个内存颗粒之间的传输距离相等,设计难度较大,因此UDIMM在容量和频率上都较低,通常应用在性能/容量要求不高的场合。 黑龙江DDR一致性测试推荐货源DDR、DDR2、DDR3 和 DDR4 设计与测试解决方案;
由于DDR5工作时钟比较高到3.2GHz,系统裕量很小,因此信号的 随机和确定性抖动对于数据的正确传输至关重要,需要考虑热噪声引入的RJ、电源噪声引 入的PJ、传输通道损耗带来的DJ等影响。DDR5的测试项目比DDR4也更加复杂。比如 其新增了nUI抖动测试项目,并且需要像很多高速串行总线一样对抖动进行分解并评估 RJ、DJ等不同分量的影响。另外,由于高速的DDR5芯片内部都有均衡器芯片,因此实际 进行信号波形测试时也需要考虑模拟均衡器对信号的影响。图5.16展示了典型的DDR5 和LPDDR5测试软件的使用界面和一部分测试结果。
通常我们会以时钟为基准对数据信号叠加形成眼图,但这种简单的方法对于DDR信 号不太适用。DDR总线上信号的读、写和三态都混在一起,因此需要对信号进行分离后再进 行测量分析。传统上有以下几种方法用来进行读/写信号的分离,但都存在一定的缺点。
(1)根据读/写Preamble的宽度不同进行分离(针对DDR2信号)。Preamble是每个Burst的数据传输开始前,DQS信号从高阻态到发出有效的锁存边沿前的 一段准备时间,有些芯片的读时序和写时序的Preamble的宽度可能是不一样的,因此可以 用示波器的脉冲宽度触发功能进行分离。但由于JEDEC并没有严格规定写时序的 Preamble宽度的上限,因此如果芯片的读/写时序的Preamble的宽度接近则不能进行分 离。另外,对于DDR3来说,读时序的Preamble可能是正电平也可能是负电平;对于 DDR4来说,读/写时序的Preamble几乎一样,这都使得触发更加难以设置。 DDR2/3/4 和 LPDDR2/3 的协议一致性测试和分析工具箱。
对DDR5来说,设计更为复杂,仿真软件需要帮助用户通过应用IBIS模型针对基于 DDR5颗粒或DIMM的系统进行仿真验证,比如仿真驱动能力、随机抖动/确定性抖动、寄 生电容、片上端接ODT、信号上升/下降时间、AGC(自动增益控制)功能、4taps DFE(4抽头 判决反馈均衡)等。
DDR的读写信号分离
对于DDR总线来说,真实总线上总是读写同时存在的。规范对于读时序和写时序的 相关时间参数要求是不一样的,读信号的测量要参考读时序的要求,写信号的测量要参考写 时序的要求。因此要进行DDR信号的测试,第一步要做的是从真实工作的总线上把感兴 趣的读信号或者写信号分离出来。JEDEC协会规定的DDR4总线的 一个工作时 序图(参考资料: JEDEC STANDARD DDR4 SDRAM,JESD79-4),可以看到对于读和写信 号来说,DQS和DQ间的时序关系是不一样的。 DDR4 和 LPDDR4 一致性测试应用软件提供了多种可以简化设计验证的关键功能。北京DDR一致性测试配件
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DDR时钟总线的一致性测试
DDR总线参考时钟或时钟总线的测试变得越来越复杂,主要测试内容可以分为两方面:波形参数和抖动。波形参数主要包括:Overshoot(过冲);Undershoot(下冲);SlewRate(斜率);RiseTime(上升时间)和FallTime(下降时间);高低时间;DutyCycle(占空比失真)等,测试较简单,在此不再赘述。抖动测试则越来越复杂,以前一般只是测试Cycle-CycleJitter(周期到周期抖动),但是当速率超过533MT/S的DDR2&3时,测试内容相当多,不可忽略。表7-15是DDR2667的规范参数。对这些抖动参数的测试需要用软件实现,比如Agilent的N5413ADDR2时钟表征工具。测试建议用系统带宽4GHz以上的差分探头和示波器,测试点在DIMM上靠近DRAM芯片的位置,被测系统建议运行MemoryTest类的总线加压软件。 黑龙江DDR一致性测试推荐货源
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