DDR SDRAM在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

在數(shù)據(jù)處理中為了更好地對被測對象進(jìn)行處理和分析，研究人員們把重點(diǎn)更多的放在高速、高精度、高存儲深度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究上

由于A／D芯片及高性能的FPGA的出現(xiàn)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)高速高精度的數(shù)據(jù)處理，則進(jìn)行大批量高存儲深度的數(shù)據(jù)處理成為當(dāng)前要解決的主要問題

l 常用存儲器的比較

現(xiàn)在用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的存儲器常見的有先進(jìn)先出存儲器(FIFO)、靜態(tài)RAM和SDRAM等FIFO由于容量和速度的限制，不是實(shí)現(xiàn)大容量存儲的首選目前，最為常見的存儲器就是靜態(tài)存儲器(SRAM)，靜態(tài)存儲器有控制簡單、功耗低的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)前大容量的SRAM可以達(dá)4 MB，存儲時鐘速率250 MHz

如果要實(shí)現(xiàn)單通道32 M的存儲深度和200 M的數(shù)據(jù)傳輸速度，就要由8×1片SRAM拼合起來才能實(shí)現(xiàn)但由于每片SRAM都要有獨(dú)立的地址對應(yīng)存儲的數(shù)據(jù)，這對設(shè)計者進(jìn)行制版和布線都是一個極大的挑戰(zhàn)與靜態(tài)存儲器相比，單數(shù)據(jù)率動態(tài)存儲器(SDR SDRAM)具有存儲密度高、速度快等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)線位寬可最大可以達(dá)到64 b，很適合于高速采樣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的SDR SDRAM可以達(dá)到的時鐘頻率達(dá)100 MHz以上，如果要滿足系統(tǒng)存儲速率的要求則至少需要有2×12 b的數(shù)據(jù)位寬，而目前并沒有64 b或32 b的SDRSDRAM，則需要使用多片拼合這樣，對應(yīng)于一個通道的存儲就至少需要有2片12 b的動態(tài)存儲器才能滿足存儲的需要，顯然成本比較高

雙速率同步動態(tài)隨機(jī)訪問存儲器(DDR)，是在SDRAM存儲技術(shù)上發(fā)展而來的一種新型存儲器件，在計算機(jī)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用其特點(diǎn)是采用了雙倍速率結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速操作，其在同一時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是SDRSDRAM的2倍，最大傳送數(shù)據(jù)的時鐘速率可達(dá)400 MHz，而存儲一個通道的數(shù)據(jù)只需要1片16 b的DDR，并且單位存儲成本和SDR SDRAM相比并沒有提高因而，對于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，無論從成本還是性能方面考慮，采用DDR作為系統(tǒng)的存儲器件是合適的但DDR卻帶來了相對復(fù)雜的控制工作，不僅需要與SDRSDRAM一樣進(jìn)行定時刷新，而且較SDRAM增加了新的控制信號和使用了新的電平標(biāo)準(zhǔn)

2 DDR的基本工作原理

所謂DDR的雙倍速率結(jié)構(gòu)，即在數(shù)據(jù)隨路時鐘的上升沿和下升沿各發(fā)送一次數(shù)據(jù)，這樣在一個時鐘周期內(nèi)可完成雙倍速率的數(shù)據(jù)傳輸由于DDR的控制邏輯比較復(fù)雜，這里只對其寫模式下的工作原理進(jìn)行介紹，如圖1所示

3 DDR控制模塊的設(shè)計

根據(jù)DDR芯片控制要求，在設(shè)計中將DDR主控制模塊分為5個子模塊，分別是初始化模塊、外部刷新模塊、主狀態(tài)機(jī)模塊、地址模塊和命令輸出模塊其具體組成如圖2所示