利用Xilinx FPGA和存储器接口生成器简化存储器接口

2012-10-17 21:33:50来源: dzsc
   

FPGA 设计人员在满足关键时序余量的同时力争实现更高性能,在这种情况下,存储器接口的设计是一个一向构成艰难而耗时的挑战。Xilinx FPGA 提供 I/O 模块和逻辑资源,从而使接口设计变得更简单、更可靠。尽管如此,I/O 模块以及额外的逻辑还是需要由设计人员在源 RTL 代码中配置、验证、执行,并正确连接到其余的 FPGA 上,经过仔细仿真,然后在硬件中验证,以确保存储器接口系统的可靠性。

本白皮书讨论各种存储器接口控制器设计所面临的挑战和 Xilinx 的解决方案,同时也说明如何使用 Xilinx软件工具和经过硬件验证的参考设计来为您自己的应用(从低成本的 DDR SDRAM 应用到像 667 Mb/sDDR2 SDRAM 这样的更高性能接口)设计完整的存

储器接口解决方案。

存储器接口趋势和 Xilinx 解决方案

20 世纪 90 年代后期,存储器接口从单倍数据速率 (SDR) SDRAM 发展到了双倍数据速率 (DDR) SDRAM,而今天的 DDR2 SDRAM 运行速率已经达到每引脚 667 Mb/s或更高。当今的趋势显示,这些数据速率可能每四年增加一倍,到 2010 年,随着DDR3 SDRAM 的出现,很可能超过每引脚 1.2 Gb/s。见图1。

 

 

应用通常可分为两类:一类是低成本应用,降低器件成本为主要目的;另一类是高性能应用,首要目标是谋求高带宽。

运行速率低于每引脚 400 Mb/s 的 DDR SDRAM 和低端 DDR2 SDRAM 已能满足大多数低成本系统存储器的带宽需求。对于这类应用,Xilinx 提供了 Spartan-3 系列FPGA,其中包括 Spartan-3、Spartan-3E 和 Spartan-3A 器件。

高性能应用把每引脚 533 和 667 Mb/s 的 DDR2 SDRAM 这样的存储器接口带宽推到了极限;对于这类应用,Xilinx 推出了 Virtex-4 和 Virtex-5 FPGA,能够充分满足今天大多数系统的最高带宽需求。

带宽是与每引脚数据速率和数据总线宽度相关的一个因素。Spartan-3 系列、Virtex-4、Virtex-5 FPGA 提供不同的选项,从数据总线宽度小于 72 位的较小的低成本统,

到576 位宽的更大的 Virtex-5 封装(见图2)。

 

 

高于 400 Mb/s 速率的更宽总线使得芯片到芯片的接口愈益难以开发,因为需要更大的封装、更好的电源和接地-信号比率。Virtex-4 和 Virtex-5 FPGA 的开发使用了先进的稀疏锯齿形 (Sparse ChevrON) 封装技术,能提供优良的信号-电源和接地引脚比率。每个 I/O 引脚周围都有足够的电源和接地引脚和板,以确保良好的屏蔽,使由同步交换输出 (SSO) 所造成的串扰噪音降到最低。

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关键字:Xilinx  FPGA  存储器

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/1017/article_3195.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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