IDT70V9289的典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

IDT70V9289是IDT公司新推出的一款高速同步雙口靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)，可實(shí)現(xiàn)不同傳輸方式的雙路高速數(shù)據(jù)流的無(wú)損傳輸。文中詳細(xì)介紹該電路的結(jié)構(gòu)和原理，給出IDT70V9289的典型應(yīng)用電路及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。

　　1 引言

　　隨著科技的發(fā)展和高速設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸率也越來(lái)越高。而由于傳輸方式的不同，各種高速設(shè)備在連接時(shí)能否實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)交換就顯得十分重要。高速雙口SRAM的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了一種有效途徑。IDT70V9289是IDT公司新推出的高速同步雙口靜態(tài)存儲(chǔ)器，其容量為64k×16bit，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活等特點(diǎn)。

　　2 IDT70V9289的結(jié)構(gòu)及功能

　　2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　圖1示出IDT70V9289的結(jié)構(gòu)框圖，它主要由I/O控制器、存儲(chǔ)器陣列、計(jì)數(shù)器/地址寄存器和一些邏輯電路組成。

　　2.2 功能特點(diǎn)

　　·真正的雙端口存儲(chǔ)器，完全同步操作

　　3.5ns時(shí)鐘建立時(shí)間，0ns保持時(shí)間(所有控制、數(shù)據(jù)和地址輸入)

　　具有數(shù)據(jù)輸入、地址和控制寄存器

　　·存儲(chǔ)容量達(dá)1024kbit(64k×16bit);

　　·高速數(shù)據(jù)存取，其TCD(時(shí)鐘上升沿與數(shù)據(jù)輸入/輸出的時(shí)延)為

　　商業(yè)級(jí)：6/7.5/9/12ns(最大)

　　工業(yè)級(jí)：9ns(最大)

　　·應(yīng)用IDT公司的高性能CMOS技術(shù)，所耗低

　　工作時(shí)：500mW(典型值)

　　待機(jī)時(shí)：1.5mw(典型值)

　　·計(jì)數(shù)使能和重置功能

　　·通過(guò)FT/PIPE引腳選擇任意端口的流通(folw-through)或流水線輸出模式

　　·可對(duì)多路傳輸總線中的獨(dú)立高位字節(jié)和低位字節(jié)進(jìn)行控制

　　·LVTTL接口電平，3.3V(±0.3V)單電源供電

　　2.3 引腳功能(以左邊端口引腳為例)

　　VDD：電源輸入端，起濾波作用的旁路電容器應(yīng)盡可能靠近電源引腳，并直接連接到地;

　　VSS：接地引腳;

　　CE0L，CE1L：使能端，當(dāng)CE0L為低電平且CE1L為高電平時(shí)，電路工作。該引腳可允許每個(gè)端口的片上電路進(jìn)入低功耗的待機(jī)模式;

　　R/WL：讀/寫(xiě)使能，此端為高電平時(shí)讀出，為低電平時(shí)寫(xiě)入;

　　OEL：異步輸出使能;

　　A0L-A15L：地址同步輸入端;

　　I/O0L-I/O15L：數(shù)據(jù)輸入/輸出端;

　　CLK：：存儲(chǔ)器工作時(shí)鐘，所以輸入信號(hào)在該時(shí)鐘上升沿有效;

　　UBL：高位字節(jié)選擇，低電平有效;

　　LBL：低位字節(jié)選擇，低電平有效;

　　CNTENL：計(jì)數(shù)器使能，當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，如果該引腳為低電平，則地址計(jì)數(shù)器工作，優(yōu)先級(jí)高于其它引腳;

　　CNTRSTL：計(jì)數(shù)器重置，低電平有效，優(yōu)先級(jí)高于其他引腳;

　　 FT/PIPEL：流通(flow-through)和流水線模式選擇，高電平有時(shí)為流水線模式，此時(shí)輸出有效發(fā)生在CE0L為低電平且CE1L為高電平的二個(gè)周期。

　　ADSL：地址選通使能，低電平有效，優(yōu)先級(jí)高于其他引腳。

　　3 應(yīng)用舉例

　　以IDT70V9289為核心，配以適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，即可使不同傳輸方式的雙路高速數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)無(wú)損傳輸。下面以某高速誤碼儀與CY7C68013型高速USB單片機(jī)的連接為例，介紹IDT70V9289的應(yīng)用及應(yīng)注意的問(wèn)題。

　　3.1 讀模式選擇

　　在設(shè)計(jì)中，高速誤碼儀的Virtex_II XC2V250與CY7C68013進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由于CY7C68013采用突發(fā)方式傳輸且傳輸速度高達(dá)300Mbit/s，而Virtex-II XC2V250只能檢測(cè)連續(xù)數(shù)據(jù)流的誤碼，因此正好可以應(yīng)用IDT70V9289實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)流的無(wú)損傳輸。IDT70V9289提供二種讀數(shù)據(jù)模式(流通模式和流水線模式)。為了實(shí)現(xiàn)高速傳輸和降低時(shí)序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，設(shè)計(jì)選擇了流水線模式。下面簡(jiǎn)述二種模式的區(qū)別。

　　(1)結(jié)構(gòu)差別

　　二者在寫(xiě)入過(guò)程中完全一樣，都是通過(guò)輸入寄存器緩沖數(shù)據(jù)，但在讀出過(guò)程中，流水線模式通過(guò)輸出寄存器緩沖數(shù)據(jù)而流通模式則沒(méi)有。如圖2所示，在流水線模式中輸入寄存器和輸出寄存器工作在同一時(shí)鐘邊沿。

　　(2)時(shí)序差別

　　結(jié)構(gòu)差別反映在時(shí)序關(guān)系上就是流通模式的數(shù)據(jù)輸出比流水線模式提前一周期，并與存儲(chǔ)器陣列的讀數(shù)據(jù)同在一個(gè)時(shí)鐘周期，并與存儲(chǔ)器陣列的讀數(shù)據(jù)同在一個(gè)時(shí)鐘周期，如圖3所示，這樣，可以實(shí)現(xiàn)地址輸入和數(shù)據(jù)輸出的同步，從而滿足一些電路的時(shí)序要求;而流水線模式由于有輸出寄存器，其輸出引腳上的讀數(shù)據(jù)在幾乎整個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)都是可用的，因而為器件取數(shù)據(jù)提供最佳的建立時(shí)間，并允許在更高的時(shí)鐘頻率下進(jìn)行操作，同時(shí)設(shè)計(jì)者也無(wú)需擔(dān)心電路設(shè)計(jì)技巧和定時(shí)通路。更要注意的是：由于存在這種時(shí)序差別，設(shè)計(jì)者在選擇讀模式時(shí)，要考慮到相應(yīng)的時(shí)序變化，以免造成讀取數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。3.2 電路設(shè)計(jì)

　　由于本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)300Mbit/s，而IDT70V9289的容量?jī)H有1024kbit，所以必須采取邊讀邊寫(xiě)的方式緩沖數(shù)據(jù)。但是，IDT70V9289并不允許雙端口對(duì)同一地址同時(shí)進(jìn)行讀和寫(xiě)，也沒(méi)有像以前的SRAM(如IDT7024)那樣設(shè)計(jì)操作忙邏輯，而是制定了一套讀寫(xiě)規(guī)則。由于這套讀寫(xiě)規(guī)則比較復(fù)雜，為了降低時(shí)序關(guān)系的復(fù)雜度，本設(shè)計(jì)將IDT70V9289分成容量相等的二個(gè)區(qū)域，把地址預(yù)存入Virtex-II XC2V250和CY7C68013的RAM中。

　　當(dāng)CY7C68013向Virtex-II XC2V250傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，將Virtex-II XC2V250和IDT70V9289的片選端置低電平以啟動(dòng)這二個(gè)電路，然后再向IDT70V9289發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)CLKOUT端向Virtex-II XC2V250的CLKIN發(fā)送時(shí)鐘，以使Virtex-II XC2V250定時(shí)讀取數(shù)據(jù);當(dāng)CY7C68013發(fā)送512kbit后，即改變A0R-A15R引腳的值，同時(shí)Virtex-II XC2V250也通過(guò)內(nèi)置計(jì)數(shù)器定時(shí)改變A0L-A15L引腳的值，從而將CY7C68013的二個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域交換過(guò)來(lái)，然后再按上述方式進(jìn)行讀寫(xiě)，如此循環(huán)下去。只要讀和寫(xiě)的平均速率保持一致，就可以保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。應(yīng)用電路框圖如圖4所示。這樣做不但充分利用了二個(gè)端口可同時(shí)進(jìn)行存取操作的特點(diǎn)，而且巧妙地避免了同時(shí)對(duì)同一地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作的沖突，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　當(dāng)Virtex-II XC2V250向CY7C68013傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，也可以通過(guò)片選端啟動(dòng)CY7C68013和IDT70D9289，其余過(guò)程與上面所述類(lèi)似，不過(guò)由于CY7C68013有內(nèi)置時(shí)鐘，為了保持時(shí)間一致，此時(shí)的時(shí)鐘仍由CY7C68013提供。

         結(jié)論

         IDT70V9289是IDT公司新推出的高速同步雙口靜態(tài)存儲(chǔ)器，其容量為64k×16bit，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活等特點(diǎn)。