Xilinx FPGA DDR3设计之DDR3基础扫盲

DDR3，全称double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM，即第三代双倍速率同步动态随机存储器。DDR3的设计特点包括：

1. 同步性：DDR3数据的读取和写入都是按时钟信号同步进行的，确保了数据传输的准确性和稳定性。

2. 动态性：DDR3中的数据掉电后无法保存，需要周期性的刷新操作来保持数据的完整性。

3. 随机存取：DDR3支持随机访问任意地址的数据，提高了数据访问的灵活性。

4. 双倍数据速率：DDR3在时钟信号的上升沿和下降沿都能传输数据，从而实现了双倍的数据传输速率。

二、DDR3的内部结构

DDR3的内部结构可以看作是一个存储阵列，类似于一张二维表格。数据在这个阵列中以行（Row）和列（Column）的方式进行组织和存储。此外，DDR3还有Bank的概念，一个Bank可以理解为一个独立的存储区域，由多个行和列组成。DDR3内存芯片通常都是多Bank设计，例如常见的8个Bank。

三、DDR3的地址与容量

DDR3的地址系统由Bank地址、行地址和列地址组成。通过这三个地址的组合，可以精确地定位到DDR3内存中的任意一个存储单元。DDR3的容量计算基于Bank、行和列的位数。例如，如果Bank地址线位宽为3，行地址线位宽为13，列地址线位宽为10，那么DDR3的容量可以通过以下公式计算：

[ \text{容量} = 2^{\text{Bank位数}} \times 2^{\text{行位数}} \times 2^{\text{列位数}} \times \text{数据线位数} ]

假设数据线位数为16（即16位数据总线），那么上述配置下的DDR3容量为1G bit（或128M Byte）。

四、DDR3的管脚与信号

DDR3的管脚根据其功能可以分为数据组、地址组、控制组和电源组四大类型。

1. 数据组：包括DQ[15:0]、UDQS/UDQS#、LDQS/LDQS#、UDM、LDM等管脚，用于数据的传输和同步。

2. 地址组：包括BA[2:0]、A[14:0]等管脚，用于指定DDR3内存中的地址。

3. 控制组：包括CK/CK#、CKE、CS#、RAS#、CAS#、WE#、RESET#、ODT、ZQ#等管脚，用于控制DDR3的读写操作和其他功能。

4. 电源组：包括VDD、VDDQ、VREFCA、VREFDQ等管脚，用于为DDR3提供电源和参考电压。

五、DDR3的预读取与突发长度

DDR3采用了8位预读取技术，这意味着在一个核心时钟周期内，DDR3可以从一个存储单元中并行读取8个数据。由于DDR3的时钟引脚频率是核心时钟频率的四倍，因此在一个核心时钟周期内可以将这8个数据通过数据引脚传输出去。DDR3的突发长度固定为8，意味着在一次访问中可以连续传输8个数据。

总结：以上是对Xilinx FPGA DDR3设计中DDR3基础的简要介绍，包括DDR3的特点、内部结构、地址与容量、管脚与信号以及预读取与突发长度等方面。这些基础知识对于理解和设计基于Xilinx FPGA的DDR3系统至关重要。