|
關(guān)鍵字 DDR,讀眼圖,寫(xiě)眼圖,模板,示波器
摘要 現(xiàn)在不論做主板設(shè)計(jì)或測(cè)試的工程師,還是做內(nèi)存或DDR芯片設(shè)計(jì)或測(cè)試的工程師都會(huì)面臨這樣一個(gè)問(wèn)題：如何能夠分離出“讀”和“寫(xiě)”眼圖以發(fā)現(xiàn)有無(wú)信號(hào)品質(zhì)問(wèn)題？因?yàn)楹?jiǎn)單測(cè)試一段波形很難確定你的設(shè)計(jì)或產(chǎn)品是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。而因?yàn)镈DR的數(shù)據(jù)總線信號(hào)存在三態(tài),“讀”時(shí)序和“寫(xiě)”時(shí)序不同的情況,我們很難直接用示波器把“讀”眼圖和“寫(xiě)”眼圖分離出來(lái)。本文根據(jù)自己設(shè)計(jì)的DDR“讀”“寫(xiě)”分離軟件,介紹一種把“讀”眼圖和“寫(xiě)”眼圖分離開(kāi)的方法,并創(chuàng)新地引入模板測(cè)試的方法。
DDR 1&2&3總線概覽 DDR全名為Double Data Rate SDRAM ,簡(jiǎn)稱(chēng)為DDR�，F(xiàn)在DDR技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了DDR 3,理論上速度可以支持到1600MT/s。DDR總線走線數(shù)量多,速度快,操作復(fù)雜,探測(cè)困難,給測(cè)試和分析帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。 DDR本質(zhì)上不需要提高時(shí)鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度,它允許在時(shí)鐘的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù),因而其速度是標(biāo)準(zhǔn)SDRAM的兩倍。至于地址與控制信號(hào)則與傳統(tǒng)SDRAM相同,仍在時(shí)鐘上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷。 目前,許多計(jì)算機(jī)使用時(shí)鐘頻率為533MHz的DDR2內(nèi)存,更先進(jìn)的DDR2內(nèi)存正在日益普及,它的時(shí)鐘頻率在400 MHz-800 MHz之間,新的DDR3內(nèi)存的時(shí)鐘頻率則可以工作在800MHz-16OOMHz之間。DDR3內(nèi)存芯片還有另外一個(gè)長(zhǎng)處：更低的能耗,它的運(yùn)行電壓是1.5伏,低于DDR2內(nèi)存芯片的1.8伏和DDR1內(nèi)存芯片的2.5伏。在使用電池的設(shè)備中能夠延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間,因?yàn)槟芎牡?產(chǎn)生的熱量也就少,從而對(duì)冷卻的要求也就低一些。 DDR 2&3幾個(gè)新增特性的含義是：ODT（ On Die Termination）,DDR1 匹配放在主板上,DDR2&3把匹配直接設(shè)計(jì)到DRAM芯片內(nèi)部,用來(lái)改善信號(hào)品質(zhì)。OCD(Off Chip Driver)是加強(qiáng)上下拉驅(qū)動(dòng)的控制功能,通過(guò)減小DQS與/DQS(DQS是數(shù)據(jù)Strobe,源同步時(shí)鐘,數(shù)據(jù)的1和0由DQS作為時(shí)鐘來(lái)判斷) Skew(時(shí)滯)來(lái)增加信號(hào)的時(shí)序容限（Timing Margin）。Posted CAS是提高總線利用率的一種方法。AL（Additive Latency）技術(shù)是相對(duì)于外部CAS,內(nèi)部CAS執(zhí)行一定的延時(shí)。  圖1是DDR總線的體系結(jié)構(gòu)。其中DQS是源同步時(shí)鐘,在接收端使用DQS來(lái)讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)DQ,上升沿和下降沿都有效。DDR1總線,DQS是單端信號(hào),而DDR2&3, DQS則是差分信號(hào)。DQS和DQ都是三態(tài)信號(hào),在PCB走線上雙向傳輸,讀操作時(shí),DQS信號(hào)的邊沿在時(shí)序上與DQ的信號(hào)邊沿處對(duì)齊,而寫(xiě)操作時(shí),DQS信號(hào)的邊沿在時(shí)序上與DQ信號(hào)的中心處對(duì)齊,參考圖2,這就給測(cè)試驗(yàn)證帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)：把“讀”信號(hào)與“寫(xiě)”信號(hào)分開(kāi)是非常困難的！  圖2中,Addr/Cmd Bus意思是地址/命令總線,都是時(shí)鐘的上升沿有效,其中命令由：/CS(片選),/RAS, /CAS,/WE（寫(xiě)使能）決定,比如：“讀”命令為：LHLH,“寫(xiě)”命令為：LHLL等。操作命令很多,主要是NOP（空超作）,Active（激活）,Write,Read,Precharge (Bank關(guān)閉),Auto Refresh或Self Refresh（自動(dòng)刷新或自刷新）等（細(xì)節(jié)請(qǐng)參考：Jedec規(guī)范JESD79）。Data Bus是數(shù)據(jù)總線,由DQS的上升沿和下降沿判斷數(shù)據(jù)DQ的0與1。 DDR 1&2&3總線的信號(hào)完整性測(cè)試 DDR總線PCB走線多,速度快,操作時(shí)序復(fù)雜,很容易出現(xiàn)失效問(wèn)題,為此我們經(jīng)常用示波器進(jìn)行DDR總線的信號(hào)完整性測(cè)試和分析,通常的測(cè)試內(nèi)容包括： 1,命令信號(hào)的波形和時(shí)序參數(shù)：需要測(cè)試/RAS,/CAS,/WE,/CS的信號(hào)品質(zhì),如Vmax（最大電壓值）,Vmin（最小電壓值）,Slew Rate（斜率）,Ringback(回溝)等;還需要測(cè)試相對(duì)于時(shí)鐘邊沿的Setup Time（建立時(shí)間）和Hold Time（保持時(shí)間）。測(cè)試相對(duì)于時(shí)鐘邊沿的建立時(shí)間和保持時(shí)間時(shí),需要注意參考電平的位置和最差情況波形的捕獲。如圖3的/CS建立時(shí)間和保持時(shí)間的測(cè)試就沒(méi)有測(cè)試出最差的建立時(shí)間和保持時(shí)間值,為此,我們需要用眼圖累積的方式設(shè)法找到最差情況下的建立時(shí)間和保持時(shí)間。  2,地址信號(hào)的波形和時(shí)序參數(shù)：測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試方質(zhì)和相對(duì)于時(shí)鐘邊沿的建立時(shí)間和保持時(shí)間的測(cè)試。 3,時(shí)鐘信號(hào)的波形和抖動(dòng)參數(shù)：測(cè)試建議用差分探頭。波形參數(shù)包括overshoot（過(guò)沖）,undershoot（下沖）,Slew Rate（斜率）或Rise Time（上升時(shí)間）和Fall Time（下降時(shí)間）,高低時(shí)間和Duty Cycle（占空比失真）等。時(shí)鐘抖動(dòng)一般只是測(cè)試Cycle-Cycle Jitter（周期到周期抖動(dòng)）,但是當(dāng)速率超過(guò)533MT/s的DDR2&3時(shí),則測(cè)試內(nèi)容相當(dāng)多,不可忽略,下表1是DDR2 667的規(guī)范參數(shù)。這些抖動(dòng)參數(shù)的測(cè)試需要用專(zhuān)用軟件實(shí)現(xiàn),比如Agilent的N5413A DDR2時(shí)鐘表征工具。  4,速據(jù)信號(hào)的波形和時(shí)序參數(shù)：DQS（源同步時(shí)鐘）和DQ（數(shù)據(jù)）波形參數(shù)與命令地址測(cè)試類(lèi)似,測(cè)試起來(lái)比較簡(jiǎn)單,但是探測(cè)卻比較復(fù)雜和困難。DDR1,DQS是單端信號(hào),可以用單端探頭測(cè)試,DDR2&3 DQS則是差分信號(hào),建議用差分探頭測(cè)試,減小探測(cè)難度。DQS和DQ的時(shí)序關(guān)系,即相對(duì)的在不同操作條件下的建立時(shí)間和保持時(shí)間關(guān)系則非常復(fù)雜,分析比較困難,圖4是實(shí)際捕獲的DDR2 533 DQS和DQ的波形。從圖中可以看出DQS和DQ的三態(tài)(Tri-state)特征,讀數(shù)據(jù)（Read Burst）和寫(xiě)數(shù)據(jù)（Write Burst）的DQS和DQ的相對(duì)時(shí)序特征。在我們測(cè)試時(shí),只是捕獲了這樣的波形,然后測(cè)試出在“讀”“寫(xiě)”操作時(shí)的建立時(shí)間和保持時(shí)間參數(shù)是不夠的,因?yàn)閿?shù)據(jù)碼型是變化的,猝發(fā)長(zhǎng)度也是變化的,只測(cè)了幾個(gè)時(shí)序參數(shù)很難覆蓋各種情況,更難測(cè)出最差情況。很多工程師花了一周去測(cè)試DDR,仍然測(cè)不出問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)就在此處。因此我們應(yīng)該用眼圖的方式去測(cè)試DDR的讀寫(xiě)時(shí)序,確保反映整體時(shí)序情況和捕獲最差情況下的波形,最好能夠套用串行數(shù)據(jù)的分析方法,調(diào)用模板幫助判斷。 |
66821730(技術(shù)支持)
