嵌入式SDRAM控制器的设计与验证

摘要

随着集成电路产业的高速发展，SoC的指令处理能力与数据处理能力大幅度提高，因此要求内存能够快速存取数据。SDRAM读写速度快、存储容量大、制造成本低廉，适合作为内存使用。但其控制逻辑复杂，因此SDRAM控制器的设计研发成为工作重点。本课题的源于实习单位研发项目，设计一款基于嵌入式系统的SDRAM控制器，其数据传输使用PLB总线，内部寄存器设置使用DCR总线；基于SoC验证平台，使用软硬件结合的验证策略，对其进行功能仿真，本文的主要内容分为三个部分：
　　1.研究SDRAM的存储原理与关键时序。解析SDRAM的组成结构和控制流程，为SDRAM控制器设计与SDRAM模型中逻辑控制设计奠定理论基础。
　　2.完成SDRAM控制器模块设计。依据模块划分理论，将SDRAM控制器分为四个模块：
　　（1）PLB Slave接口模块；
　　（2）DCR总线接口模块；
　　（3）跨时钟域传输模块；
　　（4）存储器控制模块。其中，存储器控制模块是设计工作中的重点，该模块完成SDRAM的状态控制、数据传输等功能。分析存储器控制模块中的难点与关键技术，明确设计思路与具体实现方法。
　　3.完成SDRAM控制器的功能验证。基于SoC的验证方法，搭建软硬件协同验证平台，其中重点搭建SDRAM函数模型。使用C语言编写测试向量，对SDRAM控制器各个功能点进行验证。
　　本文中设计的SDRAM控制器具有以下性能：
　　支持32/64位存储器总线；可配置ECC校验或奇校验；支持最多同时打开4个页面；SDRAM接口操作支持单拍操作和4节拍的突发操作；SDRAM时序可编程；支持DCR总线访问接口。
　　本课题设计中使用的LRU算法优化页面模式，提高页面命中概率，有效提升控制器工作效率；验证平台中加入SDRAM函数模型用于辅助验证，更全面确保功能验证的正确性；开发C语言函数与测试向量，并将仿真结果存入Log文件；并根据设计所划分的功能点，对各功能仿真波形进行分析总结。结果显示本课题所设计的SDRAM控制器各测试功能点均正确执行，功能测试点覆盖全面，均达到工程要求标准。实现了对SDRAM控制器的正确设计和功能仿真。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究内容

1.4 论文结构

第二章 嵌入式系统简介与SDRAM工作原理

2.1 嵌入式系统的概念与优势

2.2 SoC系统的基本组成

2.3 SDRAM存储器

2.4 本章小结

第三章 SDRAM控制器的模块设计

3.1 SDRAM控制器架构

3.2PLB Slave接口模块

3.3 DCR 接口模块

3.4 跨时钟域传输模块

3.5 存储器控制模块

3.6 本章小结

第四章 验证平台与仿真结果

4.1 软硬件协同验证

4.2 验证平台

4.3 SDRAM存储芯片模型

4.4 测试程序开发

4.5 仿真结果

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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