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      SDRAM布線規(guī)則及技巧

      2013
      02/21
      本篇文章來自
      捷多邦

        一:sdram布線技巧

        1、不管在外面還是在內(nèi)部都可以,內(nèi)外走線都是需要打孔的。只要表層信號緊臨地平面就不用怕干擾,但要注意外表面空氣介電常數(shù)不如隔絕空氣的內(nèi)部穩(wěn)定,在一些濕度,溫差大的地方的設(shè)備最好走內(nèi)部,外部走地層,不過這樣成本高。

        2、目的是滿足建立保持時間,同頻同相,采樣正確。SDram是公共時鐘模式,只關(guān)心建立時間,不關(guān)心保持時間。這些時間和各段飛行時間,經(jīng)過個門電路延時,clock skew,jitter,cycle等有關(guān),需要按照公式精確計算。算出各種參數(shù)后下規(guī)則,讓EDA軟件輔助設(shè)計。選出最長的一根線,不需要計算什么,只要與之等長即可。有些軟件能自己算,有些只能自己一段段計算,可以編程讓EXCEL表格對某種格式的報告文件自動求和,也算半自動了。應(yīng)該不是很準(zhǔn)。

        二:布線規(guī)則

        對于很多不知所措,找不到切入點的新人,我要告訴大家,其實高速硬件設(shè)計的主要任務(wù)就是與干擾做斗爭,內(nèi)存布線也不例外??梢赃@樣考慮:內(nèi)存是做什么用的呢?是用來存儲數(shù)據(jù)的,寫入1讀出1,寫入0讀出0,即保證數(shù)據(jù)訪問正確。那么,在什么情況會導(dǎo)致數(shù)據(jù)訪問錯誤呢?

         1、判決錯誤,0判成1,1判成0??赡軈⒖茧娖讲粶?zhǔn)(為什么不準(zhǔn)?信號線內(nèi)阻造成的壓降),也可能是加性干擾,或者阻抗不匹配引起信號畸變。

         2、時序錯誤,不滿足建立/保持時間,或者采樣點相位錯誤,不在有效信號位置上。觸發(fā)器需要維持一段時間的能量供給才能正常工作,這個時間就是建立/保持時間。

         3.那么只要解決好這兩個問題,保證內(nèi)存正確訪問,你的內(nèi)存電路就設(shè)計成功了。

         4.有了這個指導(dǎo)思想,內(nèi)存布線就可以按部就班地完成。不過,不同的RAM類型,雖然目標(biāo)都是避免判決和時序錯誤,但實現(xiàn)方法因工作模式不同而有較大差異。

         5.高速系統(tǒng)一般采用低壓信號,電壓低,擺幅小,容易提高速度,降低功耗,但這給布線帶來了困難,因為低壓信號功率受信號線內(nèi)阻影響大,是電壓平方關(guān)系,所以要盡量減少內(nèi)阻,比如使用電平面,多打孔,縮短走線距離,高壓傳輸在終點用電阻分壓出較低電壓的信號等。SDRAM、DDR-I、DDR-II、DDR-III信號電壓一個比一個低,越來越不容易做穩(wěn)定。電源供給也要注意,如果能量供給不足,內(nèi)存不會穩(wěn)定工作。

        下面先介紹一下時鐘同步電路的類型,然后分析具體芯片的類型。源同步就是指時鐘選通信號clk伴隨發(fā)送數(shù)據(jù)一起由驅(qū)動芯片發(fā)送。公共時鐘同步是指在數(shù)據(jù)的傳輸過程中,總線上的驅(qū)動端和接收端共享同一個時鐘源,在同一個時鐘緩沖器(clock buffer)發(fā)出同相時鐘的作用下,完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

         公共時鐘同步,將同一個時鐘信號用時鐘分配器分成2路,一路接發(fā)送器,一路接接收器。在時鐘上升沿發(fā)送數(shù)據(jù),在下一個周期的上升沿采樣接收。速率在200-300MHZ以下。源同步是時鐘和數(shù)據(jù)一起發(fā)送,時鐘稍稍滯后發(fā)送,傳輸速率主要由數(shù)據(jù)和時鐘信號間的時差決定。因此速率快。公共時鐘同步電路走線長度有最大值len <=,源同步電路走線長度有最小值<= len

          經(jīng)??吹健暗乳L布線”,其實,等長不是目的,真正的目的是滿足建立保持時間,同頻同相,采樣正確。等長只不過可以最簡單地實現(xiàn)這個目的罷了。要定量分析線長,必須按照時鐘模型公式計算。時鐘同步電路的類型在后面有簡單介紹,這里只要知道SDRAM是公共時鐘同步,DDR是源同步就可以了。

         SDRAM是公共時鐘同步模式,只關(guān)心建立時間,不關(guān)心保持時間。這些時間和各段飛行時間,經(jīng)過各個門電路延時,clock skew,jitter,cycle等有關(guān),需要按照公式精確計算。算出各種參數(shù)后下規(guī)則,讓EDA軟件輔助設(shè)計。選出最長的一根線,不需要計算什么,只要與之等長即可。有些軟件能自己算,有些只能自己一段段計算,可以編程讓EXCEL表格對某種格式的報告文件自動求和,也算半自動化了。

         DDR的所有信號都要加匹配,不論多復(fù)雜,為了穩(wěn)定性。始端匹配串接一個22/33歐電阻即可,終端匹配分為AC匹配和DC匹配,阻容可以對噪點抑制,戴維寧電路可以提供高壓輸電,使參考電平更準(zhǔn)確,雖然直流功耗大,但比單個50歐功耗小。??? CPU和DDR都是高速器件,DDR熱量高,應(yīng)遠離。而且DDR是源同步時鐘模式,對保持時間有要求,不是線越短越好,有最小距離要求。保證時鐘穩(wěn)定,同頻同相,冗余大即可。

          有時,信號線有交叉的情況,此時,可以在PCB里調(diào)線,再反標(biāo)回去,因為RAM的各個數(shù)據(jù)線不需要一一對應(yīng),只要有地方存儲bit就可以了。注意:刷新線A10不能調(diào),需要讀取RAM ID時也不能調(diào)整。

          評價設(shè)計的好壞要看Margin(冗余),setup time margin和hold time margin,SDRAM/DDR工作沒問題并不意味著margin小,也許在實驗室可以正常工作,可一到現(xiàn)場就死機。頻率漂移,時鐘抖動,相差,介電常數(shù)變化等都會導(dǎo)致采樣錯誤/不滿足建立保持時間,而margin大就可以盡量抵抗這些干擾,在一個惡劣的環(huán)境里仍然保持穩(wěn)定。

        2410使用64M字節(jié)的SDRAM擴展數(shù)據(jù)存儲區(qū),由兩片K4S561632組成工作在32位模式下,最高頻率可達100M以上,對于SDRAM的數(shù)據(jù)線、時鐘線、片選及其它控制信號需要進行線長匹配,由此提出以下布線要求:

        1. SDRAM時鐘信號:時鐘信號頻率較高,為避免傳輸線效應(yīng),按照工作頻率達到或超過75MHz時布線長度應(yīng)在1000mil以內(nèi)的原則及為避免與相鄰信號產(chǎn)生串?dāng)_,走線長度不超過1000mil,線寬10mil,內(nèi)部間距5mil,外部間距30mil,要求差分布線,精確匹配差分對走線,誤差允許在20mil以內(nèi)。

        2. SDRAM數(shù)據(jù)線:線寬5mil,內(nèi)部間距5mil,外部間距8mil,盡量在同一層布線,數(shù)據(jù)線與時鐘線的線長差控制在50mil內(nèi)。??

        3.在重要的控制信號線上一搬串聯(lián)33的電阻,消除干擾。

        4. 片選、地址及其它控制信號:線寬5mil,內(nèi)部間距10mil,外部間距12mil,盡可能的走成菊花鏈拓補,可有效控制高次諧波干擾,可比時鐘線長,但絕對不能比時鐘線短。

      the end