ALTERA 公司 白海龍 陳文

QDR2 RAM是一種特殊結(jié)構(gòu)的SRAM，它的讀寫(xiě)端口是分開(kāi)的，有兩套讀寫(xiě)數(shù)據(jù)總線。地址是讀寫(xiě)共享的，對(duì)BURST長(zhǎng)度為2的QDR2 RAM來(lái)說(shuō)，讀地址在時(shí)鐘CK的上跳沿鎖存，寫(xiě)地址在時(shí)鐘CK的下跳沿鎖存。它的這種結(jié)構(gòu)消除了數(shù)據(jù)總線的turn-around的必要，延遲更小。

在ALTERA的高端FPGA中，我們可以利用一些底層IP，如DQDQS，DLL，PLL來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)低延遲的QDR2 RAM讀寫(xiě)控制器，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀延遲很小，可以滿足客戶在一些數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品方面的需要，比如幀包頭的存取。



圖1 控制器的結(jié)構(gòu)圖



圖2 讀延遲為7個(gè)時(shí)鐘周期

FPGA實(shí)現(xiàn)方案

這個(gè)控制器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括一個(gè)DLL，一組DQDQS，一個(gè)PLL，命令地址輸出模塊，數(shù)據(jù)輸入接收以及同步模塊。PLL產(chǎn)生內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)鐘以及命令時(shí)鐘，DLL以及DQDQS負(fù)責(zé)移相DQS，將36位雙沿輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成72位單沿并行數(shù)據(jù)，命令地址輸出模塊產(chǎn)生讀寫(xiě)地址、讀寫(xiě)命令信號(hào)，數(shù)據(jù)輸入接收以及同步模塊負(fù)責(zé)將DQDQS接收到的數(shù)據(jù)同步到內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)鐘域。

這個(gè)控制器的內(nèi)部用戶接口包括21位的讀寫(xiě)地址輸入，72位的輸入數(shù)據(jù)，72位的輸出數(shù)據(jù)，單bit的讀使能和寫(xiě)使能控制，以及單bit的讀數(shù)據(jù)有效信號(hào)。所有這些信號(hào)都同步到PLL的數(shù)據(jù)時(shí)鐘域上，便于用戶使用。QDR2 RAM接口則是標(biāo)準(zhǔn)的形式，36bit的輸出數(shù)據(jù)，36bit的輸入數(shù)據(jù)，一對(duì)DQS差分對(duì)，一對(duì)輸出時(shí)鐘CK差分對(duì)，讀寫(xiě)控制信號(hào)。

表1 控制器消耗的FPGA資源



FPGA設(shè)計(jì)的資源和性能

這個(gè)控制器消耗的FPGA資源如表1所示(在A2GZ器件上實(shí)現(xiàn))。

讀延遲（從讀請(qǐng)求信號(hào)qdr2_rps_en_n上跳沿到返回?cái)?shù)據(jù)有效信號(hào)clt_rd_valid上跳沿）為7個(gè)時(shí)鐘周期，如圖2所示。

這個(gè)設(shè)計(jì)可以移植到ALTERA的所有中高端FPGA，包括A2GX，A2GZ，STRATIX3，STRATIX4，STRATIX5上，對(duì)延遲等性能沒(méi)有影響。