AT32 MCU SDRAM存储结构及特点分析

SDRAM介绍

同步动态随机存储器（SDRAM）特点：

同步：memory工作时需要同步时钟

动态：存储阵列需要不断刷新

随机：自由指定地址读写数据

容量大价格便宜

SDRAM存储结构

SDRAM支持多BANK，通过指定BANK号，行地址，列地址找到目标存储单元。 图1 存储结构    

SDRAM信号线

SDRAM内部框图

如下以W9825G6KH内部框图举例： 图2 W9825G6KH框图

1时钟控制

2命令控制

3地址控制

4存储阵列，4个BANK

5数据

SDRAM常用命令表

SDRAM通过信号线上的不同状态来产生各种命令。

表1 SDRAM命令表

注意：L=Low Level   H=High Level   X=don't Care

A10=H表示Precharge all bank，A10=L表示Precharge选择的BANK

No-Operation 表示选中当前设备，当前没有操作。

Bank/Row active 在对SDRAM进行读写时，需要先激活对应的bank和行，该命令用于选择一个bank的一行进行激活，以便接下来进行读写访问。

Read 激活的行有效之后，对列地址进行寻址，读出数据。

Write 激活的行有效之后，对列地址进行寻址，写入数据。

Precharge 预充电命令，在某一行上的读写完成之后，关闭现有的行，准备激活新行。

Refresh 刷新命令，SDRAM需要不断的刷新操作才能保存数据，根据SDRAM设备参数按照固定周期进行刷新。

Load Mode Register

加载模式寄存器，修改SDRAM设备的功能参数，burst模式，latency等。

图3 mode register    

SDRAM Power On Sequence

图4 SDRAM Power On

AT32 SDRAM控制器

SDRAM控制器主要特点如下：

同时支持两个SDRAM设备

支持8位/16位数据总线宽度

支持13位行地址，11位列地址（最大可以支持4x16Mx16bit=128MB）

支持4个内部Bank

支持word/half word/byte访问

支持Burst Read，有6x32bit读FIFO缓存

SDRAM时钟支持HCLK/2, HCLK/3, HCLK/4

支持低功耗模式（自刷新模式，掉电模式）

地址映射

图5 SDRAM地址映射

SDRAM Device1起始地址：0xC0000000 SDRAM Device2起始地址：0xD0000000  

I/O引脚配置

表2 SDRAM IO引脚列表

  使用SDRAM IO引脚初始化如下，可根据具体使用引脚进行修改：

SDRAM读写时序

写SDRAM时序

读SDRAM时序

   

SDRAM配置

通过配置寄存器SDRAM_CTRLx来设置SDRAM设备的容量，访问方式等，详细信息可参考RM。此寄存器包括如下配置：（W9825G6KH作为示例）

行地址/列地址配置

  行地址和列地址根据SDRAM设备地址位数进行配置，如下示例：

数据总线宽度

  根据SDRAM设备支持数据总线宽度进行配置，如下示例支持16bit数据宽度：

内部区块个数

  SDRAM设备支持内部bank个数：

列地址选通延迟（CAS）

  SDRAM设备支持延迟：

写保护配置（WRP） 如果配置了写保护，在写SDRAM设备时会参数Bus error。

XMC_SDCLK时钟分频（CLKDIV）

BSTR（连续读）

RD（读延时）

配置代码例程：

   

SDRAM时序参数配置

要正常使用SDRAM设备，需要正确配置此部分的实现参数，此参数可在SDRAM设备的datasheet中找到对应值。

配置寄存器SDRAM_TMx：

TMRD（加载模式寄存器到激活延迟）

TXSR（退出自刷新延迟）

TRAS（自刷新周期）

TRC（刷新命令到激活命令延迟）

TWR（写命令到预充电命令延迟）

TRP（预充电到激活命令延迟）

TRCD（行激活到列延迟）

例TRCD：最小18ns，SDRAM时钟144MHz，一个SDRAM时钟大约为7ns，因此TRCD至少要配置为延迟3个SDRAM时钟周期。 例TWR：SDRAM设备要求2个SDRAM时钟，因此配置为2 SDRAM设备对时序要求：（W9825G6KH作为示例）

配置代码例程：

   

SDRAM启动序列配置

Clock enable时钟使能

预充电

设置刷新计数器

  计算方法：counter=（SDRAM resfresh period / number of rows）-20； 刷新速率=64ms/8K=7.8125us；

counter=7.8125us*144MHz–20=1105；

自动刷新

加载模式寄存器

SDRAM例程

SDRAM Basic

此例程配置SDRAM设备之后，对SDRAM设备进行读写操作，并判断读写数据是否正确，包括如下步骤：

GPIO初始化

SDRAM配置

SDRAM启动序列

SDRAM读写访问

  SDRAM DMA 此例程配置SDRAM设备之后，使用对SDRAM设备进行读写操作，并判断读写数据是否正确，包括如下步骤：

GPIO初始化（同SDRAM Basic）

SDRAM配置（同SDRAM Basic）

SDRAM启动序列（同SDRAM Basic）

SDRAN DMA读写

编辑：黄飞