SDRAM 学习笔记（三）

上图是terasic公司提供的SDRAM控制器，大部分已经封装好，我们需要修改其中部分代码，以此来实现我们自己需要的功能。

1.PLL时钟设定

首先上面的sdram_pll.v中产生上一篇博客所需要的“驱动时钟”和“控制时钟”，这两个时钟由于PCB走线延时，两个时钟会有一定的时间差，一般会设定在-3ns ~ 1ns之间。如下图所示：

    上图是对SDRAM的PLL进行的更改，这个时钟差设定多少没有严格规定，可以先设定一个值，读取出图像进行调试，看图像是否帧错位或者图像显示不正确等原因，多是由于PLL没有配置好所导致，可以修改此部分进行修改，重新设定。

2.SDRAM_parameter.h 参数设置

之前在VGA显示一篇博客中，就用到了这种思想，就是将常用的参数设定在一个.h文件或者.v文件，然后利用 `include        "Sdram_Params.h"加载进来即可。

在此模块中，我们需要将常用到的一些参数设置好，主要用到以下一些参数：

(1) SDRAM  parameter.h

笔者使用H57V2562GTR和H57V641620E系列，再此以H57V2562GTR为例。

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//address space parameters

// 4M x 4 x 16bit = （8192 x 512）x 4 x 16bit = 256Mbit 注意，8192和512分别为行数和列数。

//行和列的地址,行是12位的，列是8位的，所以会用到这样的乘积。

//宏定义的参数

‘define ROWSIZE  13 //行的宽度在一个bank中

‘define COLSIZE 9 //列的宽度在一个bank中

‘define DSIZE 16 //width of data bus to SDRAM  16bit SDRAM data

‘define BANKSIZE 2 //4 banks in one SDRAM

//所利用宏定义的参数

‘define  COLSTART 0

‘define  ROWSTART   ‘COLSIZE

‘define  BANKSTART  ‘COLSIZE + ‘ROWSIZE

‘define  ASIZE   ‘ROWSIZE  +  ‘ COLSIZE  +  ’ BANKSIZE

//==================================

//上述是对SDRAM的位宽，行宽，列宽，行起始，列起始，bank数，进行设置。已经最大限度参数化，对

//于同一类hynix这一部分所需要更改的只需更改ROWSIZE和COLSIZE以及DSIZE即可。

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(2) 按照SDRAM的驱动流程，那么接下来应该是先200us的SDRAM的稳定启动。

INIT_PER = 200us / T = 200 x 10^3ns / (1000/CLK) = 200 x CLK;

其中CLK为xxMHz的驱动时钟频率，已经转换为ns状态下，所以为1000/clk。以上是计算出来的是延时计 数，就是一开始上电之后，先有一个200us的延时。

比如驱动时钟频率为100MHz，则INIT_PRE  = 20000;

比如驱动时钟频率为133MHz，则INIT_PRE  = 26600;

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(3) 预刷新计数的宏定义

存储器上面的手册的信息是64ms必须完成所有逻辑单元的更新，主要是希望保证SDRAM数据不丢失的前提下，尽可能提高SDRAM的有效带宽，因此设置64ms为刷新间隔上限。

行刷新周期时间 = 64ms / 每个bank的行数.

例如，如果有4096行，则行刷新周期为 64ms / 4096 = 15.625us。

例如，如果有8192行，则行刷新周期为 64ms / 8192 = 7.8125us。

所以REF_PER = 15.625us / (1000/CLK) =15.625 x 10^3 ns / (1000/CLK) = 15.625 x CLK  (对应有4096行)

REF_PER = 7.8125us / (1000/CLK) =7.8125 x 10^3 ns / (1000/CLK) = 7.8125x CLK  (对应有8192行)

只要至少在预刷新的时间内刷新一次即可，若是有小数部分，可以取最大的整数，忽略小数部分，取最大的整数。

如4096行采用100MHz 时钟频率进行驱动，则15.625 x 100 = 1562/1563均可。

//==================================================

(4) SC_CL潜伏期延时的宏定义

SC_CL为SDRAM列选通命令的潜伏期延时设定，手册规定为2或者3；潜伏期的延时大小直接关系到SDRAM的最高运行速率，因此一般选择3。

定义SC_CL的宏后，会映射到SDR_CL的宏上，这个直接关系到最终的潜伏期选择，

parameter SDR_CL = (SC_CL == 2)? 3’b10 : 3’b11;

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(5) SC_RCD数据读取延时定义

保持默认值3

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(6) SC_PM突发长度命令宏定义

这里采用了全页突发读/写操作，因此直接设置为A2A1A0 = 1 1 1;

为了便于其他模式修改：通过宏定义选择突发读写长度：

parameter SC_BL = 1；

//SDRAM parameter

parameter SDR_BL = (SC_PM == 1)? 3’b111:    //page 256

(SC_BL == 1)? 3’b000:    //1

(SC_BL == 2)? 3’b001:    //2

(SC_BL == 4)? 3’b010:    //4

3’b011;    //8

//==================================================

(7) 突发顺序/交错读/写宏定义

一般在视频流的操作中采用顺序读/写，这里的宏定义如下：

parameter SDR_BT = 1’b0 ;    // 顺序读/写   A3 = 0

// 1’b1;   // 交错读/写   A3 = 1;

以上就是所有SDRAM所需要设定的参数。

//==================================================

//下面是terasic 公司的SDRAM参数设置。

// Address Space Parameters

`define ROWSTART        8         
`define ROWSIZE         12
`define COLSTART        0
`define COLSIZE         8
`define BANKSTART       20
`define BANKSIZE        2

// Address and Data Bus Sizes

`define  ASIZE           23      // total address width of the SDRAM
`define  DSIZE           16      // Width of data bus to SDRAMS

//parameter    INIT_PER    =    100;        //    For Simulation

//    Controller Parameter
////////////    133 MHz    ///////////////
/*
parameter    INIT_PER    =    32000;
parameter    REF_PER        =    1536;
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_RRD        =    7;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
*/
///////////////////////////////////////
////////////    100 MHz    ///////////////
parameter    INIT_PER    =    24000;
parameter    REF_PER        =    1024;
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_RRD        =    7;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
///////////////////////////////////////
////////////    50 MHz    ///////////////
/*
parameter    INIT_PER    =    12000;
parameter    REF_PER        =    512;
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_RRD        =    7;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
*/
///////////////////////////////////////

//    SDRAM Parameter
parameter    SDR_BL        =    (SC_PM == 1)?    3'b111    :
                            (SC_BL == 1)?    3'b000    :
                            (SC_BL == 2)?    3'b001    :
                            (SC_BL == 4)?    3'b010    :
                                            3'b011    ;
parameter    SDR_BT        =    1'b0;    //    Sequential
                            //    1'b1:    //    Interteave
parameter    SDR_CL        =    (SC_CL == 2)?    3'b10:3'b11;

//=======================================

//优化上述各参数如下所示：

// Address and Data Bus Sizes
//(1M * 4) * 16Bit =(4096 * 256) * 4 * 16Bit = 64MBit
`define    ROWSIZE            12        //Rows width in one bank
`define    COLSIZE            8        //Column width in one bank
`define DSIZE            16      //16Bit SDRAM data
`define    BANKSIZE        2        //4 Banks in one SDRAM

`define ASIZE            `COLSIZE + `ROWSIZE + `BANKSIZE    //SDRAM Total address

// Address Space Parameters -> The new code addres: {Bank, Row, Column}
`define COLSTART        0                       
`define ROWSTART          `COLSIZE                 
`define BANKSTART        `COLSIZE + `ROWSIZE

//上述将rowstart和bankstart进行了参数化，只需修改有限几个参数即可。

//---------------------------------------
//SDRAM Init paramter setting
//`define        ROW4096_133MHz
//`define        ROW4096_125MHz
`define        ROW4096_100MHz   
//`define        ROW8192_133MHz
//`define        ROW8192_125MHz
//`define        ROW8192_100MHz

//利用命令`define…….`ifdef …….`endif 结构来实现对模式的选择，可以方便的修改。

`ifdef    ROW4096_133MHz
//    Controller Parameter for 4096 Rows @ 133MHz
parameter    INIT_PER    =    16'd26600;    //200 * 133
parameter    REF_PER     =    16'd2078;    //15.625*133 = 2078.125
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD     =    3;
parameter    SC_PM      =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
`endif

`ifdef    ROW4096_125MHz
//    Controller Parameter for 4096 Rows @ 125MHz
parameter    INIT_PER    =    16'd25000;    //200 * 125
parameter    REF_PER        =    16'd1953;    //15.625*125 = 1953.125
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
`endif

`ifdef    ROW4096_100MHz
//    Controller Parameter for 4096 Rows @ 100MHz
parameter    INIT_PER    =    16'd20000;    //200 * 100
parameter    REF_PER        =    16'd1562;    //15.625*100 = 1562.5
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
`endif

`ifdef    ROW8192_133MHz
//    Controller Parameter for 8192 Rows @ 133MHz
parameter    INIT_PER    =    16'd26600;    //200 * 133
parameter    REF_PER        =    16'd1039;    //7.8125*133 = 1039.0625;
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
`endif

`ifdef    ROW8192_125MHz
//    Controller Parameter for 8192 Rows @ 125MHz
parameter    INIT_PER    =    16'd25000;    //200 * 125
parameter    REF_PER        =    16'd976;    //7.8125*125 = 976.5625
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
`endif

`ifdef    ROW8192_100MHz
//    Controller Parameter for 8192 Rows @ 100MHz
parameter    INIT_PER    =    16'd20000;    //200 * 100
parameter    REF_PER        =    16'd781;    //7.8125*100 = 781.25
parameter    SC_CL        =    3;
parameter    SC_RCD        =    3;
parameter    SC_PM        =    1;
parameter    SC_BL        =    1;
`endif

//-----------------------------------------------------------
//    SDRAM Parameter
parameter    SDR_BL    =    (SC_PM == 1)?    3'b111    :    //Page 256
                        (SC_BL == 1)?    3'b000    :    //1
                        (SC_BL == 2)?    3'b001    :    //2
                        (SC_BL == 4)?    3'b010    :    //4
                                        3'b011    ;    //8
parameter    SDR_BT    =    1'b0;    //    Sequential
                    //    1'b1:    //    Interteave
parameter    SDR_CL    =    (SC_CL == 2)?    3'b10:
                                        3'b11;

上述就定义完成了SDRAM初始化以及模式配置所需要的各寄存器参数，上述的配置正确与否直接决定了输出的数据和运行速率。

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