Xilinx FPGA DDR3設(shè)計(jì)之DDR3基礎(chǔ)掃盲

DDR3，全稱double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM，即第三代雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。DDR3的設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括：

1. 同步性：DDR3數(shù)據(jù)的讀取和寫入都是按時(shí)鐘信號(hào)同步進(jìn)行的，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2. 動(dòng)態(tài)性：DDR3中的數(shù)據(jù)掉電后無(wú)法保存，需要周期性的刷新操作來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

3. 隨機(jī)存取：DDR3支持隨機(jī)訪問(wèn)任意地址的數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)訪問(wèn)的靈活性。

4. 雙倍數(shù)據(jù)速率：DDR3在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿和下降沿都能傳輸數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了雙倍的數(shù)據(jù)傳輸速率。

二、DDR3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DDR3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看作是一個(gè)存儲(chǔ)陣列，類似于一張二維表格。數(shù)據(jù)在這個(gè)陣列中以行（Row）和列（Column）的方式進(jìn)行組織和存儲(chǔ)。此外，DDR3還有Bank的概念，一個(gè)Bank可以理解為一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域，由多個(gè)行和列組成。DDR3內(nèi)存芯片通常都是多Bank設(shè)計(jì)，例如常見(jiàn)的8個(gè)Bank。

三、DDR3的地址與容量

DDR3的地址系統(tǒng)由Bank地址、行地址和列地址組成。通過(guò)這三個(gè)地址的組合，可以精確地定位到DDR3內(nèi)存中的任意一個(gè)存儲(chǔ)單元。DDR3的容量計(jì)算基于Bank、行和列的位數(shù)。例如，如果Bank地址線位寬為3，行地址線位寬為13，列地址線位寬為10，那么DDR3的容量可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

[ \text{容量} = 2^{\text{Bank位數(shù)}} \times 2^{\text{行位數(shù)}} \times 2^{\text{列位數(shù)}} \times \text{數(shù)據(jù)線位數(shù)} ]

假設(shè)數(shù)據(jù)線位數(shù)為16（即16位數(shù)據(jù)總線），那么上述配置下的DDR3容量為1G bit（或128M Byte）。

四、DDR3的管腳與信號(hào)

DDR3的管腳根據(jù)其功能可以分為數(shù)據(jù)組、地址組、控制組和電源組四大類型。

1. 數(shù)據(jù)組：包括DQ[15:0]、UDQS/UDQS#、LDQS/LDQS#、UDM、LDM等管腳，用于數(shù)據(jù)的傳輸和同步。

2. 地址組：包括BA[2:0]、A[14:0]等管腳，用于指定DDR3內(nèi)存中的地址。

3. 控制組：包括CK/CK#、CKE、CS#、RAS#、CAS#、WE#、RESET#、ODT、ZQ#等管腳，用于控制DDR3的讀寫操作和其他功能。

4. 電源組：包括VDD、VDDQ、VREFCA、VREFDQ等管腳，用于為DDR3提供電源和參考電壓。

五、DDR3的預(yù)讀取與突發(fā)長(zhǎng)度

DDR3采用了8位預(yù)讀取技術(shù)，這意味著在一個(gè)核心時(shí)鐘周期內(nèi)，DDR3可以從一個(gè)存儲(chǔ)單元中并行讀取8個(gè)數(shù)據(jù)。由于DDR3的時(shí)鐘引腳頻率是核心時(shí)鐘頻率的四倍，因此在一個(gè)核心時(shí)鐘周期內(nèi)可以將這8個(gè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳輸出去。DDR3的突發(fā)長(zhǎng)度固定為8，意味著在一次訪問(wèn)中可以連續(xù)傳輸8個(gè)數(shù)據(jù)。

總結(jié)：以上是對(duì)Xilinx FPGA DDR3設(shè)計(jì)中DDR3基礎(chǔ)的簡(jiǎn)要介紹，包括DDR3的特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地址與容量、管腳與信號(hào)以及預(yù)讀取與突發(fā)長(zhǎng)度等方面。這些基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于理解和設(shè)計(jì)基于Xilinx FPGA的DDR3系統(tǒng)至關(guān)重要。