sdram知识讲解_华清远见
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SDRAM原理和时序SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)是一种同步动态随机访问存储器,主要用于计算机系统中,以存储数据和指令。
本文将从原理和时序两个方面对SDRAM进行详细的解析和教程。
一、原理1.寻址:SDRAM采用地址总线将存储单元进行编号,通过地址总线可以访问存储器中特定的单元。
SDRAM的地址空间通常是2的幂次方大小,即N=2^k,其中k为地址总线的位数。
2.读写操作:SDRAM的读写操作是通过数据总线进行的。
写操作可以将数据写入特定的存储单元,而读操作可以将存储单元中的数据读取到CPU或其他外部设备。
3.预充电:SDRAM中的每个存储单元都是由一个电容和一个开关组成。
在进行读写操作之前,需要对存储单元进行预充电操作,以确保电荷的准确读取和写入。
4.刷新:SDRAM是一种动态存储器,存储单元中的电荷会逐渐漏失。
为了保持数据的有效性,SDRAM需要进行定期的刷新操作,即将所有存储单元的数据重新写入并恢复电荷。
二、时序1.读时序:SDRAM的读操作包括行选通、列选通和数据输出三个过程。
首先,通过地址总线选通特定的行(行选通),然后选通特定的列(列选通),最后将存储单元中的数据通过数据总线输出。
读操作的时序需要考虑地址选通和数据输出之间的延迟。
2.写时序:SDRAM的写操作包括行选通、列选通和数据输入三个过程。
首先,通过地址总线选通特定的行(行选通),然后选通特定的列(列选通),最后将数据通过数据总线输入到特定的存储单元中。
写操作的时序需要考虑地址选通和数据输入之间的延迟。
时序的设计和调整对于SDRAM的稳定性和性能非常重要。
不同的SDRAM芯片可能有不同的时序参数需要设置和优化。
三、教程以下是使用SDRAM的一般步骤:1.确认SDRAM的规格和时序参数,包括容量、位宽、频率等,并根据需要准备好相应的电路板和接口。
2.将SDRAM芯片焊接到电路板上,确保正确连接电源和信号线。
SDRAM原理介绍SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)是一种同步动态随机存取存储器,广泛应用于计算机和其他电子设备中。
它是一种存储芯片,能够在时钟信号的同步下进行读取和写入操作。
SDRAM相对于传统的DRAM(动态随机存取存储器),具有更高的性能和速度。
SDRAM的工作原理是基于两个重要的概念:同步和预充电。
首先,SDRAM与系统时钟同步工作,使得存储和处理能发生在相同的时间单位内,从而充分利用系统的速度。
这种同步性质使得SDRAM能够在每个时钟周期内完成读取或写入操作。
其次,SDRAM采用了预充电的策略来提高读取速度。
在一个字节被读取之前,SDRAM将已经被访问的内部存储位预充电成高电平。
这样在读取数据时,预充电电压将缩短读出时间,提高存取的速度。
同时,预充电还可以提高写入速度,因为预充电后的内存位在写入数据时可以更快地接收并存储数据。
SDRAM有多种类型,最常见的是DDR(Double Data Rate)SDRAM和DDR2 SDRAM。
DDR SDRAM在每个时钟周期内完成两个传输操作,每个操作仅需一次时钟脉冲,从而提高了传输速度。
而DDR2 SDRAM在DDR的基础上进行了改进,提高了传输速度和带宽。
SDRAM的内部结构包括一个存储单元阵列和控制逻辑。
存储单元阵列由一个个存储位组成,每个存储位可以存储一个数据位。
通过行选择器和列选择器,控制逻辑可以选择并读取或写入特定的存储位。
控制逻辑还有其他功能,如提供时钟信号,实现读取和写入操作的同步等。
在SDRAM的读取过程中,首先需要通过地址线送入目标内存位的地址。
然后通过控制逻辑选择行选择器和列选择器,将内存位的数据输出到读取缓冲区。
最后,将数据输出到CPU或其他外部设备。
写入过程与读取过程相似,但是需要将数据输入到写入缓冲区,并将数据写入到目标内存位。
总结起来,SDRAM是一种同步动态随机存取存储器,具有同步和预充电的工作原理。
高手进阶,终极内存技术指南作为电脑中必不可少的三大件之一(其余的两个是主板与CPU),内存是决定系统性能的关键设备之一,它就像一个临时的仓库,负责数据的中转、暂存……不过,虽然内存对系统性能的至关重要,但长期以来,DIYer并不重视内存,只是将它看作是一种买主板和CPU时顺带买的“附件”,那时最多也就注意一下内存的速度。
这种现象截止于1998年440BX主板上市后,PC66/100的内存标准开始进入普通DIYer的视野,因为这与选购有着直接的联系。
一时间,有关内存时序参数的介绍文章大量出现(其中最为著名的恐怕就是CL参数)。
自那以后,DIYer才发现,原来内存也有这么多的学问。
接下来,始于 2000年底/2001年初的VIA芯片组4路交错(4-Way Interleave)内存控制和部分芯片组有关内存容量限制的研究,则是深入了解内存的一个新开端。
本刊在2001年第2期上也进行了VIA内存交错控制与内存与模组结构的详细介绍,并最终率先正确地解释了这一类型交错(内存交错有多种类型)的原理与容量限制的原因。
从那时起,很多关于内存方面的深入性文章接踵而至,如果说那时因此而掀起了一股内存热并不夸张。
大量的内存文章让更多的用户了解了内存,以及更深一层的知识,这对于DIY当然是一件好事情。
然而,令人遗憾的是这些所谓的内存高深技术文章有不少都是错的(包括后来的DDR与RDRAM内存的介绍),有的甚至是很低级的错误。
在这近两年的时间里,国内媒体上优秀的内存技术文章可谓是寥若晨星,有些媒体还编译国外DIY网站的大篇内存文章,但可惜的是,外国网站也不见得都是对的(这一点,国内很多作者与媒体似乎都忽视了)。
就这样,虽然打开了一个新的知识领域,可“普及”的效果并不那么好,很多媒体的铁杆读者高兴地被带入内存深层世界,但也因此被引向了新的误区。
不过,从这期间(2001年初至今)各媒体读者对这类文章的反映来看,喜欢内存技术的玩家大有人在且越来越多,这是各媒体“培养”的成果。
sdram原理(一)SDRAM原理什么是SDRAM?SDRAM是随机存取存储器(Synchronous Dynamic Random Access Memory)的缩写,是一种常见的计算机内存。
它是一种同步存储器,具有高速读写的特性,广泛用于个人电脑、服务器、网络设备等计算机系统中。
SDRAM的工作原理SDRAM的原理相对复杂,下面将从浅入深地解释SDRAM的工作原理。
时钟信号和同步SDRAM的工作是通过时钟信号进行同步的。
在SDRAM中,时钟信号控制数据的读写和传输。
读写操作必须与时钟信号的上升沿或下降沿对齐,以确保数据传输的正确性。
存储单元和存储电容SDRAM的存储单元是由一对MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)和一个电容器组成。
MOSFET用于控制数据的读写操作,而电容器则用于存储数据。
存储电荷和刷新SDRAM中的电容器存储的是电荷,而不是电压。
电荷会随时间逐渐泄漏,因此需要定期刷新以保持数据的有效性。
刷新操作通过向每个存储单元施加一个恒定电压来完成。
行地址和列地址SDRAM的存储区域被划分为多个行和多个列。
行地址用于选择行,列地址用于选择列。
通过控制行地址和列地址,可以实现对特定数据的读写操作。
预充电和读取在进行读取操作之前,需要对存储单元进行预充电操作。
预充电操作将电容器的电压调整到正确的工作电压,以便进行下一次的读写操作。
CAS(列地址选择)延迟CAS延迟是SDRAM中的一个重要概念。
它表示在进行读取操作时,需要等待的时间,以确保数据的正确传输。
CAS延迟的数值决定了SDRAM的读取速度和性能。
总结SDRAM作为一种常见的计算机内存,具有高速读写和大容量的优势。
它的工作原理涉及时钟信号、存储单元、存储电容、刷新、行地址和列地址、预充电、CAS延迟等多个方面。
了解SDRAM的工作原理有助于我们更好地理解计算机系统中内存的工作方式和性能表现。
作者:刘洪涛,华清远见嵌入式学院讲师。
SDRAM的工作原理、控制时序、及相关控制器的配置方法一直是嵌入式系统学习、开发过程中的一个难点。
掌握SDRAM的知识对硬件设计、编写系统启动代码、提高系统存取效率、电源管理都有一定的意义。
本文想通过:1.SDRAM的工作原理。
2.HY57V561620 SDRAM介绍。
3.S3C2410和HY57V561620的接线方法。
4.S3C2410 SDRAM控制器的配置方法。
5.SDRAM控制时序分析这5个方面来帮助初学者了解SDRAM。
文章分为2篇,第1篇讲解前3个知识点,第2篇讲解后2个。
一、SDRAM的工作原理SDRAM之所以成为DRARM就是因为它要不断进行刷新(Refresh)才能保留住数据,因此它是DRAM 最重要的操作。
那么要隔多长时间重复一次刷新呢?目前公认的标准是,存储体中电容的数据有效保存期上限是64ms(毫秒,1/1000秒),也就是说每一行刷新的循环周期是64ms。
这样刷新速度就是:行数量/64ms。
我们在看内存规格时,经常会看到4096 Refresh Cycles/64ms或8192 Refresh Cycles/64ms的标识,这里的4096与8192就代表这个芯片中每个Bank的行数。
刷新命令一次对一行有效,发送间隔也是随总行数而变化,4096行时为15.625μs(微秒,1/1000毫秒),8192行时就为7.8125μs。
HY57V561620为8192 refresh cycles / 64ms。
SDRAM是多Bank结构,例如在一个具有两个Bank的SDRAM的模组中,其中一个Bank在进行预充电期间,另一个Bank却马上可以被读取,这样当进行一次读取后,又马上去读取已经预充电Bank的数据时,就无需等待而是可以直接读取了,这也就大大提高了存储器的访问速度。
为了实现这个功能,SDRAM需要增加对多个Bank的管理,实现控制其中的Bank进行预充电。
SDRAM内存详解(经典)我们从内存颗粒、内存槽位接口、主板和内存之间的信号、接口几个方面来详细阐述SDRAM内存条和主板内存系统的设计思路... 虽然目前SDRAM内存条价格已经接底线,内存开始向DDR和Rambus内存过渡。
但是由于DDR内存是在SDRAM基础上发展起来的,所以详细了解SDRAM内存的接口和主板设计方法对于设计基于DDR内存的主板不无裨益。
下面我们就从内存颗粒、内存槽位接口、主板和内存之间的信号接口几个方面来详细阐述SDRAM内存条和主板内存系统的设计思路。
内存颗粒介绍对于DRAM(Dynamic Random Access Memory)内存我想凡是对于计算机有所了解的读者都不会陌生。
这种类型的内存都是以一个电容是否充有电荷来作为存储状态的标志,电容冲有电荷为状态1,电容没有电荷为状态0。
其最大优点是集成度高,容量大,但是其速度相对于SRAM (Static Random Access Memory) 内存来说慢了许多。
目前的内存颗粒封装方式有许多种,本文仅仅以大家常见的TSSOP封装的内存颗粒为例子。
其各个管脚的信号定义和我们所使用的DIMM插槽的定义是相同的,对于不同容量的内存,地址信号的位数有所不同。
另外一个需要注意的地方就是其供电电路。
Vcc和Vss是为内存颗粒中的存储队列供电,而VccQ和VssQ是为内存颗粒中的地址和数据缓冲区供电。
两者的作用不同。
我们对内存颗粒关心的问题主要是其颗粒的数据宽度(数据位数)和容量(寻址空间大小)。
而对于颗粒自检、颗粒自刷新等等逻辑并不需要特别深入的研究,所以对此我仅仅是一笔带过,如果读者有兴趣的读者可以详细研究内存颗粒的数据手册。
虽然内存颗粒有这么多的逻辑命令方式,但是由于目前北桥芯片和内存颗粒的集成度非常高,只要在布线和元器件的选择上严格按照内存规范来设计和制造,需要使用逻辑分析仪来调试电路上的差错的情况比较少,并且在设计过程中尽量避免出现这种情况。
sdram知识讲解本篇文章为大家带来sdram知识讲解,sdram如何裸奔,希望看完对大家的学习之路有所帮助。
一、sdram的介绍SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory),同步动态随机存储器,同步是指 Memory工作需要同步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;随机是指数据不是线性依次存储,而是自由指定地址进行数据读写。
二、s3c2410内部存储器上面的图是我个人对存储器的理解。
我们知道,市面上内存的类型很多,那一款cpu是如何来识别如此多的RAM呢?这一切都是内存控制器来做的,我们就需要对内存控制器进行配置。
当然内存控制器支持的 RAM类型也是有限的。
其实cpu在取数据的时候,只是执行一条指令,例如:ldr r0,[r2];关于数据怎么来,cpu并不关心。
整个数据的读取和写入全部由内存控制器完成。
三、s3c2410的地址空间s3c2410的"存储控制器"提供了访问外部设备所需的信号,它有如下特性:A.支持小字节、大字节序(通过软件选择)B.每个BANK的地址空间为128M,总共1GB(8BANKS)C.可编程控制的总线位宽(8/16/32-bit),不过BANK0只能选择两种位宽(16/32-bit)D.总共8个BANK,BANK0-BANK5可以支持外接ROM,SRAM等,BANK6-BANK7 除可以支持ROM、SRAM外,还支持SDRAM等E.BANK0-BANK6共7个BANK的起始地址是固定的F.BANK7的起始地址可编程选择G.BANK6、BANK7的地址空间大小是可编程控制的H.每个BANK的访问周期均可编程控制I.可以通过外部的"wait"信号延长总线的访问周期 <J.在外接SDRAM时,支持自刷新(self-refresh)和省电模式(power down mode)S3C2410对外引出的27根地址线ADDR0-ADDR26的访问范围只有128MB,那么如何达到上面所说的1GB 的访问空间呢?CPU对外还引出了8根片选信号nGCS0-nGCS7,对应于BANK0-BANK7,当访问BANKx的地址空间时,nGCSx引脚输出低电平用来选中外接的设备。
这样,每个nGCSx对应128MB地址空间,8个nGCSx信号总共就对应了1GB的地址空间。
8个BANK如下图所示:如上图所示,左边对应不使用NAND FLASH作为启动设备,右边对应使用NAND FLASH作为启动设备在fs2410上,BANK0接了NOR FLASH,也就说它既支持从NOR FALSH启动,也支持从NAND FLASH 启动。
接线如下注意:把跳线帽拔了是从NOR FLASH启动,此时零地址在NOR FLASH上,S3C2410片内的4k SRAM被映射到高地址0x40000000。
把跳线帽插上是NAND FLASH启动,此时SRAM被映射到零地址。
此时,硬件上会自动把NAND FLASH前4k拷贝到SRAM中去。
S3C2410作为32位的CPU,可以使用的地址范围理论上可以达到4G。
除了上述用于连接外设的1GB地址空间外,还有一部分是cpu内部寄存器的地址,剩下的地址空间没有使用。
四、SDRAM的工作原理SDRAM的内部是一个存储阵列。
阵列就如同表格一样,将数据"填"进去。
在数据读写时和表格的检索原理一样,先指定一个行(Row),再指定一个列(Column),我们就可以准确地找到所需要的单元格,这就是内存芯片寻址的基本原理。
先来看看fs2410上面内存的接线原理图内存的芯片是:K4S561632D-TC75关键特性如下:1.4M x 16bit x 4BANK = 32 M2.64ms refresh period (8K Cycle)(一个bank刷新完所需时间64ms,总共8 k = 8192个行,每一行刷新的间隔时间为64ms / 8192 = 7.8125us)3.MAX 主频133MHz(CL=3)注意:CL,就是在CAS发出之后,仍要经过一定的时间才能有数据输出,从CAS与读取命令发出到第一笔数据输出的这段时间,被定义为CL(CAS Latency,CAS潜伏期)。
这里只是简单罗列了一些重要特性,其他特性读者可以查看其datasheet。
引脚功能:下面我们再来看看sdram 是如何寻址1.通过ADDR24,ADDR25,确定bank地址2.通过RA0~RA12,确定行地址(8192个行)3.通过CA0~CA8,确定列地址(512个列)选定bank后,通过行地址和列地址就可以定位在那个单元格,在结合原理图我们知道,fs2310接了两个sdram,地址线复用,数据线分开。
这样一个4字节的数据,前两个字节存放在第一个sdram,后两个字节存放在第二个sdram。
注意:先发bank地址,在发行地址,在发列地址此时你也许有一个疑问,如果按照上面的描述,对于一个给定的地址进行读写都是4byte,但是有我们知道,有些时候我们读取或写入只是某一个字节。
对于1byte的读写是通过LDQM、UDQM。
分别称为低字节屏蔽、高字节屏蔽。
在来看看sdram的时序图Trp(Row precharge time):行预充电时间(min : 20 ns)Trcd(/RAS to /CAS delay):行无效到列有效的时间(min : 20 ns)呵呵,要想得到这样的时序,我们只需要配置内存控制器就可以了。
我们接的是nGCS627、26都是对于SRAM 的,我们是SDRAM使用默认的就可以.[25:24] 10,有人也许会问,我们的sdram 不是16bit的吗?不要忘记了我们接了2块sdram,用了32根数据线。
我们的sdram,[16:15] 使用11Trcd的值 datasheet给出的最少是20ns,默认是10 = 4 clocks 对于 100MHZ,也就是40ns,个人觉得此处可以使用默认值SCAN 10=9bit刷新控制器配置如下:REFEN : 1TREFMD : 0Trp : 00Trc : [datasheet: min 65ns]这里我们选择10 = 6clocksRefresh Counter我在板子上设置HCLK = 101.4MHZ,Refresh count = 2^11 + 1 - 101.4 x 7.8125 = 1256这里我们主要关注BK76MAP,其他的使用默认值BANK6/7对应的地址空间与BANK0-5不同。
BANK0~5的地址空间大小都是固定的128MB,地址范围是(x * 128M)到(x +1 )*128M -1,x表示0到5。
BANK6/7的大小是可以边的,以保持这两个空间的地址连续,即BANK7的起始地址会随他们的大小变化。
<fs2410BANK6接的是2块32M sdram,大小为64M,BANK7没用,所以[2:0] 000=64MB/64MB这里我们只需要设置CL就可以,其他都是fixed(固定),不需要设置。
CL : 011 = 3clocks.SMRDATA:.word (2 << 24) + (1 << 26) @BWSCON.word 0x0700 @BANKCON0.word 0x700 @BANKCON1.word 0x700 @BANKCON2.word 0x700 @BANKCON3.word 0x700 @BANKCON4.word 0x700 @BANKCON5.word (3 << 15) + (1 << 0) @BANKCON6.word 0x18001 @BANKCON7.word (1 << 23) + (2 << 18) + ( 1256 << 0) @REFRESH.word (1 << 7) + (1 << 0) @BANKSIZE.word (3 << 4) @MRSRB6.word (3 << 4) @MRSRB7案例:从 nand 启动,然后将 sram的代码拷贝到sdram,然后跳到sdram中去执行代码start.S.extern main.text.global _start_start:#define pWTCON 0x53000000#define CLKDIVN 0x4c000014#define MPLLCON 0x4c000004#define MEMBASE 0x48000000bl disable_watchdogbl init_sys_clockbl init_sdrmbl copy_sram_to_sdramldr pc,=on_sdram @pc指针指向内存执行代码on_sdram:@此时内存已经初始化好,设置栈指针ldr sp,=0x33000000bl mainmainloop:b mainloopdisable_watchdog:@关看门狗,不然cpu会不断重启ldr r0,=pWTCONmov r1,#0str r1,[r0]mov pc,lr init_sys_clock:@目前为止,cpu工作在12MHZ频率下@提升cpu工作频率FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4ldr r0,=CLKDIVNmov r1,#3str r1,[r0] @ifHDIVN=1,must asynchronous buf mode mrc p15,0,r0,c1,c0,0orr r0,r0,#0xc0000000mcr p15,0,r0,c1,c0,0@设置MPLL,使cpu工作在202.80MHZldr r0,=MPLLCONldr r1,=0x000a1031str r1,[r0]mov pc,lrcopy_sram_to_sdram:@将sram的4k数据全部复制到sdram中去@sram的起始地址为0x00000000,sdram中的起始地址为0x30000000 mov r1,#0ldr r2,=0x30000000mov r3,#4096 @4 * 10241:ldr r4,[r1],#4str r4,[r2],#4cmp r1,r3bne 1bmov pc,lrinit_sdrm:@初始化sdramldr r0,=MEMBASE @13个寄存器的首地址adrl r1,SMRDATA @13个寄存器值存放的地址mov r2,#52 @13 * 4 = 52 add r2,r2,r11:ldr r3,[r1],#4str r3,[r0],#4cmp r1,r2bne 1b /*every thing is fine now*/mov pc,lr @ .ltorg @声明一个数据缓冲池的开始SMRDATA:.word (2 << 24) + (1 << 26) @BWSCON.word 0x0700 @BANKCON0.word 0x700 @BANKCON1.word 0x700 @BANKCON2.word 0x700 @BANKCON3.word 0x700 @BANKCON4.word 0x700 @BANKCON5.word (3 << 15) + (1 << 0) @BANKCON6.word 0x18001 @BANKCON7.word (1 << 23) + (2 << 18) + (1256 << 0) @REFRESH .word (1 << 7) + (1 << 0) @BANKSIZE.word (3 << 4) @MRSRB6.word (3 << 4) @MRSRB7led.c#include "s3c2410.h"//初始化int led_init(){//GPFCON -> [8:15]清零GPFCON &= ~(0xff << 8);//GPF4 GPF5 GPF6 GPF7设为输出模式GPFCON |= 0x55 << 8;//输出高低平,关闭四路LED灯GPFDAT |= 0xf << 4;return 0;}//关闭LEDint led_off(){GPFDAT |= 0xf << 4; return 0;}//延时函数int delay_time(int time){int i,j; //让两个for循环作为延时for(i = 0;i < time;i ++)for(j = 0;j < time;j ++);return 0;}//流水灯int run_water_led(int count) {int i = 0; while(count --){led_off();delay_time(1000);for(i = 4;i < 8;i ++){GPFDAT &= ~(0x1 << i);delay_time(1000);}}return 0;}int main(){int i;led_init(); run_water_led(5);led_off();return 0;}Makefile:led.bin:start.S led.carm-none-linux-gnueabi-gcc -c -g start.S -o start.o&nbnbsp; arm-none-linux-gnueabi-gcc -c -g led.c -o led.o# arm-none-linux-gnueabi-ld -Ttext 0x00000000 start.o led.o -o led_elfarm-none-linux-gnueabi-ld -Ttext 0x30000000 start.o led.o -o led_elfarm-none-linux-gnueabi-objcopy -O binary -S led_elf led.bincp led.bin /tftpbootclean:rm -rf *.o led_elf led.bin以上就是sdram如何裸奔,由华清远见为大家带来的sdram知识讲解。