写入均衡 Write Leveling
为了提供更好的信号完整性,DDR3的memory controller可以使用writeleveling来调整DQS差分对和CK差分对的相对位置,利用DQS差分对路径上的可调整延时来达成该目的。对于DDR的简单运用,比如on-boardDDR memory,并且仅有一颗DDR内存的情况下可以考虑不需要做write leveling。需要写入均衡的情况如下:
<span style="color:#000000"><code>#### 1)T型布线:</code></span>
如下图。该布线方式同步切换噪声(Simultaneous Switching Noise) 较大。
2)fly-by 布线
fly-by 布线 指地址、命令和时钟的布线依次经过每一颗DDR memory芯片(即每一颗芯片共用了这些信号,在LatticeDDR SDRAM controller IP配置时,则ClockWidth要求设置为1)。而DQ和DQS作了点到点的连接。VTT表示这些信号都接了ODT端接电阻。fly-by结构相对于T布线,有助于降低同步切换噪声(Simultaneous Switching Noise)。
WriteLeveling的功能是调整DRAM颗粒端DQS信号和CLK信号边沿对齐;调节过程描述:DDR控制器不停地调整DQS信号相对于CLK的延迟,DRAM芯片在每个DQS上升沿采样CLK管脚上的时钟信号,如果采样值一直低,则会将所有的DQ[n]保持为低电平来告知DDR控制器,tDQSS(DQS,DQS# rising edge to CK, CK# rising edge,在标准中要求为+/-0.25tCK。tCK为CLK时钟周期)相位关系还未满足,如果发现在某个DQS上升沿,采样到此时的CLK电平发现了迁越(由之前的低跳变为高),则认为此时DQS和CLK已经满足tDQSS,同时通过DQ[n]向DDR控制器发送一个高,表征一个写均衡成功,同时DDR控制器会锁住这个相位差。这样,在每个DRAM端,看到的CLK和DQS信号都是边沿对齐的。
3)写入均衡的修调过程:
t1:将ODT拉起,使能on die termination;
t2:等待tWLDQSEN时间后(保证DQS管脚上的ODT已设置好),DDR控制器将DQS置起;DDRmemory在DQS上升沿采样CK信号,发现CK=0,则DQ保持为0。
t3:DDR控制器将DQS置起;DDRmemory在DQS上升沿采样CK信号,发现CK=0,则DQ仍然保持为0。
t4:DDR控制器将DQS置起;DDR memory在DQS上升沿采样CK信号,发现CK=1,则等待一段时间后,DDRmemory将dq信号置起。
采取以上策略的原因:对于DDR controller来说,其无法测定clk边沿和dqs边沿的位置,故采用了不断调整d,在dqs上升沿判断clk从0到1或1到0的一个变化,一旦检测到变化,则写入均衡停止。
DDR3标准的Figure 17 write leveling concept图不太好理解,以下进行说明。
注意:在DDR3的标准文档中,在同一个时序图中经常性看到有多个相同信号名,但波形不同的情况,需要结合上下文分析波形。
4)布线要求:
只有使用了fly-by的情况下需使能write leveling
CPU内部的内存控制器只能对DQS信号做延迟,不能做超前处理,所以CK要大于DQS信号线的长度,否则将不能满足tDQSS
18.ODT有效阻抗RTT
RTT是ODT的有效阻抗。由MR1寄存器的A9,A6和A2来设定RTT的大小。标准中提到的RZQ电阻为240欧姆,连接在ZQ管脚和VSSQ之间。例如{A9,A6,A2}=001时,RTT=RZQ/4=60欧姆。参见下图(来自DDR3标准).
参考电压VDDQ/2, 又称为VTT。其中VDDQ是DQ的供电电压。
在DDR3 标准中定义了两种RTT,即RTT_nom和RTT_wr,两者分别在MR1和MR2寄存器中设定。如下图。
在writeleveling模式下,仅RTT_nom可用。在写模式下,可以使能RTT_wr来动态改变ODT而不需要重新设置MR寄存器。RTT_nom和RTT_wr间的切换和时序要求参见DDR3标准的5.3dynamic ODT 一节,以及该节的Table 16 — Latencies and timing parametersrelevant for Dynamic ODT。
在DDR3标准中“Controller sends WR command together with ODT asserted”.如下图,2处为写命令,对应地ODT信号被拉起。5处为读命令,ODT为0,无效。1和4为命令,更新bank地址和行地址。3为单bankprecharge命令。