DDR拓扑分析
总线型网络拓扑图
外观特征
【产品尺寸】438.15×215.9×539.75mm
【产品重量】25.2Kg
软件系统
【系统支持】Microsoft Windows Server 2008企业版、x64企业版、标准版、x64标准版、数据中心版、x64数据中心版;Windows Small Business Server 2008;Red Hat Linux;SUSE Linux
3、交换机
【型号】D-Link DGS-1210-16
【参考价格】9650元
【交换机类型】网管交换机
【应用层级】二层
【传输速率】10Mbps/100Mbps/1000Mbps
【网络标准】IEEE 802.3,IEEE 802.3u,IEEE 802.3ab,IEEE 802.3x
【端口结构】非模块化
3 网络应用系统服务器的管理
网络应用系统的管理主要是针对为公司提供服务的功能服务器的管理。这些服务器主要包括:代理服务器、游戏服务器、文件服务器、EPR服务器、E-MAIL服务器等。要熟悉服务器的硬件和软件配置,并对软件配置进行备份。公司要对ERP进行正常运行管理,防止出错,E-MAIL进行监控,保证公司正常通信业务等,
电话线 x1
USB 连接线 x1
参考指南 x1
随机光盘 x1
保修卡 x1
【保修政策】 全国联保,享受三包服务
【质保时间】 1年
【质保备注】 主机1年
【客服电话】 800-820-2255;021-3856-3013
【电话备注】 周一至周五:8:30-18:00(节假日休息)
【详细内容】 惠普支持全国联保,可享有三包服务。若按使用说明和操作指南正常使用情况下,本品发生故障,您可查询最近的维修点,由厂商售后解决。也可凭厂商维修中心或特约维修点所提供的质量检测证明,以发票标明购机日期为准,享受7日内退货,15日内换货。经惠普授权维修中心维修的机器,在原保修期内继续享受惠普提供的保修服务 。
ddr拓扑
前面的文章有分别介绍过T型拓扑及Fly_by拓扑结构,这两种拓扑结构应用最多的应该是在DDR3里面,说到这里,小编又想开始聊聊DDR3的设计了,我想很多人都比较有兴趣。
因为DDR3的设计还是比较复杂,而且应用也比较广泛,如下图是常见的T型及Fly_by型的拓扑应用。
通常来讲,谈到DDR3的拓扑结构(这里主要是针对时钟或地址控制信号),大家马上就会想到T型或者Fly_by结构,但什么时候使用T型或者Fly_by型呢?答案是:it depends!(如果大家有经常参加老外的培训,这应该是个用得最多的回答了,可见老外也是比较狡猾的)。
这个问题确实是没法确切回答的,因为要看情况,小编在此也来试着把这个问题回答得更具体点。
首先,从颗粒数目的情况来考虑。
一般在4个或者4个以下的拓扑,使用T型或者Fly_by型都没有太大问题,主要看个人喜好了,如果板子布线空间足够的话,还是建议使用T型拓扑,信号质量也不赖,后期调试也较简单;如果颗粒数目超过4个,那么果断使用Fly_by拓扑,不要问我为什么,等你去绕等长的时候你就知道为什么要用Fly_by拓扑了。
其次,从布线空间来考虑。
板内布线空间较充裕,有足够的空间绕等长,可以使用T型拓扑,如果板内布线空间较紧张,没有足够空间绕等长,那么还是使用Fly_by 拓扑。
再次,从信号速率来考虑。
一般T型拓扑频率超过1GHz信号质量就会出现大幅的下降,所以此时应考虑使用fly_by拓扑结构。
当然,使用何种拓扑并不是单一情况的考虑,而是综合的一个考虑,就像前面说到的需要综合考虑颗粒数目、板内布线空间、信号速率以及个人喜好(或者对各拓扑的熟悉程度)等。
下面来简单总结下T型拓扑和Fly_by拓扑的优缺点以及使用注意事项。
T型拓扑结构的特点是主控到每个颗粒的长度基本一致,也就是说每个颗粒的信号质量都差不多;缺点就是绕等长时需要更多的布线空间,所以不适合较多颗粒数目的情况,其次是需要同等地位的分支完全对称(包括长度及阻抗等),如果不对称那么信号质量的影响比较大。
拓扑结构介绍及其种类
拓扑和端接知多少拓扑结构介绍及其种类拓扑结构一词起源于计算机网络,是指网络中各个站点相互连接的形式,同时也是用来反映网络中各实体的结构关系,是建设计算机网络的第一步,也是实现各种网络协议的基础,它对网络的性能,系统的可靠性与通信费用都有重大影响。
而今天我们要说的是PCB设计中的拓扑,和网络中差不多,指的是芯片之间的连接关系。
我们也常常形容PCB布线就像是在玩连连看游戏,将相互有通讯关系的芯片连起来就好了,当然这只是一个最简单的比喻,真要是连连看那很多工程师就要高兴得跳起来了。
连连看只是最low的一层,会连起来还只能叫PCB布线师,真正的PCB设计工程师既要连得好看,还要能保证芯片之间的正常通信,从而保证整个系统的正常运行,所以我们真正需要的是PCB设计工程师而不是布线师,这也是我们高速先生正在做的事情。
理解了拓扑结构的大致意思,那我们就很好来展开这个话题了。
芯片之间的连接关系无非就是两种,一对一以及一对多,根据这个特性,我们可以将拓扑结构大致分成如下一些常见的类型(不对的地方欢迎大家指正哈!)。
点对点拓扑结构(P2P)也即一对一的拓扑,大家说的P2P指的就是点对点,顾名思义,点对点在PCB上指的就是该总线(拓扑)只在两个芯片之间连接,这个很好理解哈。
我们常规的点对点结构太多了,如高速时钟信号、带一个DDR3颗粒的时钟、地址、数据信号等,如下图所示的结构都可以叫做点对点拓扑。
点对点拓扑结构示例点对多点拓扑结构点对多点不是某一特定的拓扑而是一种统称,即一条总线(拓扑)从一个芯片再连接到多个芯片的结构。
记得当初学几何的时候两点连成一条线(P2P),三点就可以连成一个面,而多点就可以连成多个面了,所以这种多点结构就比较复杂,又可以分成如下一些常见的类型。
菊花链拓扑结构菊花链一词最基本的概念指的是一种由许多菊花串接在一起形成的花环,早期也叫手牵手链接方式,一个人最多只能通过两条手臂牵着另外两个人(相当于一个芯片最多只能通过两段传输线连接到另外的两个芯片上),后来衍变到电子电器工程中菊花链又代表一种配线方案,例如设备A和设备B用电缆相连,设备B再用电缆和设备C相连,设备C用电缆和设备D相连,在这种连接方法中不会形成网状的拓扑结构,只有相邻的设备之间才能直接通信,例如在上例中设备A是不能和设备C直接通信的,它们必须通过设备B 来中转,这种方法同样不会形成环路。
DDR3_菊花链连接
2013-01-22 16:34:55| 分类: PCB | 标签: |字号大中小 订阅 1.点对点拓扑 point-to-point scheduling 该拓扑结构简单,整个网络的阻抗特性容易控制,时序关系也容易控制,常见于高速双向传输信号线;常 在源端加串行匹配电阻来防止源端的二次反射。 2.菊花链结构 daisy-chain scheduling 如下图所示,菊花链结构也比较简单,阻抗也比较容易控制。菊花链的特征就是每个接收端最多只和 2 个 另外的接收端/发送端项链,连接每个接收端的 stub 线需要较短。该结构的阻抗匹配常在终端做,用戴维 南端接比较合适。
远端簇结构可以算是星形结构的变种,要求是 D 到中心点的长度要远远长于各个 R 到中心连接点的长度。 各个 R 到中心连接点的距离要尽量等长,匹配电阻放置在 D 附近,常用语 DDR 的地址、数据线的拓扑结 构。
3. fly-by scheduling 该结构是特殊的菊花链结构, stub 线为 0 的菊花链。不同于 DDR2 的 T 型分支拓扑结构,DDR3 采用了 fly-by 拓扑结构,以更高的速度提供更好的信号完整性。fly-by 信号 是命令、地址,控制和时钟信号。如 下图所示,源于存储器控制器的这些信号以串行的方式连接到每个 DRAM 器件。通过减少分支的数量和分 支的长度改进了信号 完整性。然而,这引起了另一个问题,因为每一个存储器元件的延迟是不同的,取决 于它处于时序的位置。通过按照 DDR3 规范的定义,采用读调整和写调整技术 来补偿这种延迟的差异。 fly-by 拓扑结构在电源开启时校正存储器系统。这就要求在 DDR3 控制器中有额外的信息,允许校准工作 在启动时自动完成。 在写调整期间,存储器控制器需要补偿额外的跨越时间偏移(对每个存储器器件,信号延迟是不同的), 这是由于 fly-by 拓扑结构及选通和时钟引入 的。源 CK 和 DQS 信号到达目的地有延迟。对于存储器模块 的每个存储器元件,这种延迟是不同的,必须逐个芯片进行调整,如果芯片有多于一个字节的数据,甚 至 要根据字节来进行调整。该图说明了一个存储器元件。存储器控制器延迟了 DQS,一次一步,直到检测到 CK 信号从 0 过渡到到 1。这将再次对齐 DQS 和 CK,以便 DQ 总线上的目标数据可以可靠地被捕获。由 于这是由 DDR3 存储器控制器自动做的,电路板设计人员无须担心实施的细节。设计人员会从额外的裕度 中得到好处,这是由 DDR3 存储器控制器中的写调整的特性所创建的。
DDR4 电路及眼图分析讲解
DDR4电路及眼图分析讲解一、存储分类按在计算机系统中的作用不同,存储器主要分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器。
主存储器(简称主存):的主要特点是它可以和CPU直接交换信息。
辅助存储器(简称辅存):是主存储器的后援存储器,用来存放当前暂时不用的程序和数据,它不能与CPU直接交换信息。
两者相比,主存速度快、容量小、每位价格高;辅存速度慢、容量大、每位价格低。
缓冲存储器(简称缓存):用在两个速度不同的部件之中,例如,CPU与主存之间可设置一个快速缓存,起到缓冲作用。
其分类如下:二、DDR分类SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory):为同步动态随机存取内存,是有一个同步接口的动态随机存取内存(DRAM)。
其分类如下:DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM):为双信道同步动态随机存取内存,是新一代的SDRAM技术。
别于SDR(Single Data Rate)单一周期内只能读写1次,DDR的双倍数据传输率指的就是单一周期内可读取或写入2次。
在核心频率不变的情况下,传输效率为SDR SDRAM的2倍。
允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据。
DDR内存Prefetch(数据读预取)为2bit。
DDR2 SDRAM(Double Data Rate Two SDRAM):为双信道两次同步动态随机存取内存。
它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降沿同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍以上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。
换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
在同等核心频率下,DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。
这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。
DDR3 SDRAM(Double Data Rate Three SDRAM):为双信道三次同步动态随机存取内存。
DDR基本介绍与原理图设计
一、基本介绍1.1 常用SDRAMSDRAM(Synchronous Dynamic random access memory)即同步动态随机存取存储器。
常用SDRAM的种类有SDRAM、DDR1-5、LPDDR2-5。
1.2 容量计算容量(bit)= Bank数×行数×列数×位宽。
以Etron品牌的DDR2物料EM68C16CWQD 为例,在ERP系统中查到的物料描述“1Gbit | 8Mbit*16Bit*8Banks”。
查询Datasheet可知,该DDR2物料容量为1Gbit,包含3根Bank控制线BA0-BA2,13根地址线A0-A12,其中行地址为A0-A12,列地址为A0-A9,数据总线位宽16bits,可以计算出总容量为:1.3 选型一般根据实际项目需求来选择合适容量的SDRAM,根据主控芯片的接口来选择不同位宽、Bank数的SDRAM,并考虑是否需要进行位扩展。
以主芯片为QCA9531,内存需采用1Gbit DDR2。
查询主芯片QCA9531的Datasheet中关于DDR接口部分,可以了解到QCA9531支持16bit位宽,并且在外接1Gbits DDR1时,A13作为行地址的最高位,外接1Gbits DDR2时,A13引脚作为Bank地址线BA2。
所以,连接1Gbit DDR2时,主芯片可以提供13根地址线和3根Bank 线,与DDR2物料EM68C16CWQD可正常连接使用,并且不需进行位扩展。
主芯片QCA9531的DDR接口说明如图1所示:位扩展主要在主芯片位宽高于内存芯片位宽的机型上可以看到,即主芯片外挂多个内存芯片,共用地址线,扩展数据线。
二、原理图设计2.1 合理端接当信号的上升/下降时间足够小,或者信号频率足够大时,在阻抗不连续处发生的信号反射可能严重影响信号质量,需要考虑信号完整性的问题。
可以把DDR 走线按传输线的理论来分析,需要在走线上实现阻抗匹配以消除反射,尽量保证信号完整性。
DDR3 fly-by拓扑设计
DDR3 fly-by 拓扑设计作者:汉普电子随着数字存储设备数据传输速率越来越快,拓扑结构对于信号质量的影响越来越大,对于DDR3数据传输速率已经达到1600Mbps 以上,设计采用fly-by 拓扑结构,但是在使用的过程中我们需要注意一些问题,否则会带来严重的信号完整性和时序问题,导致设计跑不到想要的高速率。
Fly-by 拓扑要求stub 走线很短,当stub 走线相对于信号边沿变化率很短时,stub 支线和负载就可以看作电容,该电容的大小为stub 电容和硅片I/O 电容的总和。
当存储颗粒沿分支均匀分布,且各存储颗粒之间的电气时延相比于信号上升/下降时间较小时,stub 和硅片引入的电容会显示出分布式效应,从而改变分支走线处的传输线特征阻抗和传播速度。
下图描绘了传输线上若干抽头对应的分布式容性负载。
对于容性负载均匀的总线,其等效阻抗由下面的公式计算分布式容性负载的影响X NC C L Z L /'0+=其中,L 和C 是分布式传输线的寄生效应,C L 是负载的总电容,N 是负载的数量,X 是分布式负载对应的传输线长度,即分支长度。
从上面公式可以看出,负载引入的电容,实际被分摊到了走线上,所以造成走线的单位电容增加,从而降低了走线的有效阻抗。
所以在设计中,我们应该将负载部分的走线设计为较高的阻抗,经过负载电容的平均后,负载部分的走线才会和主线段阻抗保持一致,从而达到阻抗连续,降低反射的效果。
下面用Hampoo 在实际中的一个DDR3设计案例,来分析对比采用高阻抗负载走线和采用主线和负载走线同阻抗两种情况的差异。
如上图,Case1采用的是从内层控制器到各个SDRAM均为50ohm的阻抗设计。
Case2则采用了主线40ohm,负载线60ohm的设计。
对此通过仿真工具进行对比分析。
从以上仿真波形可以看出,使用较高阻抗负载走线的Case2在信号质量上明显优于分支主线都采用同一种阻抗的Case1设计。
嵌入式DDR布线分析 DDR信号布线介绍
嵌入式DDR布线分析DDR信号布线介绍嵌入式DDR(Double Data Rate,双数据速率)设计是含DDR的嵌入式硬件设计中最重要和最核心的部分。
随着嵌入式系统的处理能力越来越强大,实现的功能越来越多,系统的工作频率越来越高,DDR的工作频率也逐渐从最低的133 MHz提高到200 MHz,从而实现了更大的系统带宽和更好的性能。
然而,更高的工作频率同时也对系统的稳定性提出了更高的要求,这需要硬件设计者对电路的布局走线有更多的约束和考虑。
而影响整个系统能否工作正常且稳定的最重要的部分就是DDR部分的电路设计。
嵌入式系统使用DDR内存,可以在传统的单数据数率内存芯片上实现更好的性能。
DDR 允许在不增加时钟频率和数据位宽的条件下,一个时钟周期内能够处理两个操作。
增加的数据总线性能是由于源同步数据选通允许数据同时在选通脉冲的上升沿和下降沿被获取。
DDR虽然能够给嵌入式设计带来更好的性能,但是设计者必须比以往的SDR设计更小心地处理DDR部分的PCB布线部分,否则不仅不能实现好的性能,整个嵌人式系统的稳定性也会受到影响。
DDR比传统的SDR有更短的信号建立保持时间、更干净的参考电压、更紧密的走线匹配和新的I/O口信号,并且需要合适的终端电阻匹配。
这些都是要面对的新的挑战。
1 DDR总线结构对于DDR内存,JEDEC建立和采用了一个低压高速信号标准。
这个标准称为短截线串联终结逻辑(StubSeries Terminated Logic,SSTL)。
SSTL能够改进数据通过总线传输的信号完整性,这种终端设计的目的是防止在高速传输下由于信号反射导致的数据错误。
在一个典型的内存拓扑结构中,如果使用了串联匹配电阻(RS),那么它应该放在远离DDR 控制器的位置。
这种方法能够节约控制器附近宝贵的电路板空间,避免布线拥塞和繁琐的引脚扇出;而且也优化了从控制器到内存芯片的信号完整性,在这些位置往往有很多地址和命令信号需要可靠地被多个内存接收。
DDRx技术介绍-Write leveling、Fly_by拓扑、DBI功能与POD电平
DDRx的技术介绍-Write leveling、Fly_by拓扑、DBI功能与POD电平原创:此文由一博科技原创,转载请注明出处。
Write leveling功能与Fly_by拓扑Write leveling功能和Fly_by拓扑密不可分。
Fly_by拓扑主要应用于时钟、地址、命令和控制信号,该拓扑可以有效的减少stub的数量和他们的长度,但是却会导致时钟和Strobe信号在每个芯片上的飞行时间偏移,这使得控制器(FPGA或者CPU)很难保持tDQSS、tDSS 和tDSH这些参数满足时序规格。
因此write leveling应运而生,这也是为什么在DDR3里面使用fly_by结构后数据组可以不用和时钟信号去绕等长的原因,数据信号组与组之间也不用去绕等长,而在DDR2里面数据组还是需要和时钟有较宽松的等长要求的。
DDR3控制器调用Write leveling功能时,需要DDR3 SDRAM颗粒的反馈来调整DQS与CK之间的相位关系,具体方式如下图一所示。
图一、 Write levelingWrite leveling 是一个完全自动的过程。
控制器(CPU或FPGA)不停的发送不同时延的DQS 信号,DDR3 SDRAM 颗粒在DQS-DQS#的上升沿采样CK 的状态,并通过DQ 线反馈给DDR3 控制器。
控制器端反复的调整DQS-DQS#的延时,直到控制器端检测到DQ 线上0 到1 的跳变(说明tDQSS参数得到了满足),控制器就锁住此时的延时值,此时便完成了一个Write leveling过程;同时在Leveling 过程中,DQS-DQS#从控制器端输出,所以在DDR3 SDRAM 侧必须进行端接;同理,DQ 线由DDR3 SDRAM 颗粒侧输出,在控制器端必须进行端接;需要注意的是,并不是所有的DDR3控制器都支持write leveling功能,所以也意味着不能使用Fly_by 拓扑结构,通常这样的主控芯片会有类似以下的描述:DBI功能与POD电平DBI的全称是Data Bus Inversion数据总线反转/倒置,它与POD电平密不可分,它们也是DDR4区别于DDR3的主要技术突破。
DDR拓扑分析
DDR拓扑分析作者:沙卓烜来源:《电子技术与软件工程》2015年第17期摘要随着计算机技术的的迅猛发展,DDR的技术也得到了广泛的应用,从而由于PCB板设计时因拓扑结构的使用不当,因而往往严重导致信号完整性产生的问题造成困惑,本文通过hyperLynx仿真软件来进行多种拓扑结构比对,具体分析拓扑结构中各个分支长度以及对匹配电阻位置对信号的所造成的影响,为最初的pcb拓扑方式作出相应的指导,以减少困惑,节省时间。
【关键词】DDR 拓扑 fly-by T结构1 引言DDR(Double Data Rate SDRAM)称“双倍数据流SDRAM”,采用的是双边沿采样,假设采样时间是400MHZ,则双边沿则是800Mb/s。
随着现代技术的不断发展,内存的传输速率也随之快速提升,从而信号完整性问题也越来越受到关注。
同电路的设计在不同的产品中,由于PCB实现的差异而导致产品的调试难度也会不同,调试的时间也会不同,从而严重影响产品投入到市场的时间。
而DDR在如今的使用却是非常的广泛,由于设计人员的经验差异,没有根据实际情况选取正确的拓扑方式,从而延长了开发周期时间。
为此本文将对DDR的拓扑结构做出相应的分析。
2 DDR总线架构DDR 总线包括数据信号(DQ),时钟信号(CLK),数据选通信号(DQS,DQ Strobe),地址总线和控制总线;其中DQ/DM/DQS采用的是点对点的连接,不需要采用拓扑方式连接,其中地址线、时钟线、控制性、命令线都需要进行多点互联的方式进行连接。
因此,会由于阻抗不匹配而产生反射现象,从而需要进行拓扑和匹配电阻来减小反射的现象。
3 拓扑结构在DDR中比较常用的拓扑方式主要有T型和FLY-BY两种方式。
T型结构包括树形结构与星型结构,它的拓扑特点是每个分支的接收端负载和走线长度尽量保持一致,这种拓扑结构可以确保不同接收端没有skew,在多负载的情况下可以有效的避免时钟,地址和控制信号不同步的问题。
DDR布局布线规则与实例【中为电子科技工作室】
DDR布局布线规则与实例【中为电子科技工作室】DDR3布局布线译自飞思卡尔官方文档Hardware Development Guidefor i.MX 6Quad, 6Dual, 6DualLite,6Solo Families ofApplications ProcessorsIMX6 Serial Layout Recommendations目录1.DDR原理性连接框图 (3)2. DDR布局布线规则 (4)3. DDR布线细节 (5)3.1 数据线的交换 (6)3.2 DDR3(64bits)T型拓扑介绍 (6)3.3 DDR3(64bits)Fly-by型拓扑介绍 (6)3.4 2GB DDR布局布线建议 (6)3.5 4GB DDR布局布线建议 (7)4. DDR布局布线实例 (8)4.1 4片DDR T型拓扑实例 (8)4.2 8片DDR Fly-by型拓扑实例 (12)5. 高速信号布线建议 (19)6. 地平面设计建议 (19)7. DDR POWER布线建议 (21)8. 参考 (23)9. 声明 (23)1.DDR原理性连接框图图1、图2为I.MX6DQ/SDL与DDR连接框图,连接示意一目了然。
图1 DDR3与i.MX6DQ/SDL连接示意图图2 LPDDR2与i.MX6DQ/SDL连接示意图2. DDR布局布线规则DDR3在布线中十分重要,它必须考虑阻抗匹配问题,通常单端为50Ω,差分100Ω。
图3给出了DDR及其去耦电容的最终布局,其中左图是顶层布局,右图为底层布局,共计4片DDR3芯片,顶层、底层各两片。
DDR应该尽量靠近CPU,这样可以减小寄生参数和传播延时。
图3 DDR和去耦电容的布局DDR3的有两种布线形式:一种是所有信号线等长,另一种是以字节为单位分组等长。
所有信号线等长布线,该种布线方式在信号完整性上是最理想的,在设置约束规则上是简单的,但由于布线空间,使得这种方法耗时费力,甚至设计无法实现,在此只是提及一下,并不推荐使用该种方法。
DDR内存的布线经验
DDR内存的布线经验目前的嵌入式系统中普通使用DDR内存,有些可以支持DDR2内存,这些系统中PCB LAYOUT成为很关键的环节。
LAYOUT不好可能造成系统远行不稳定甚至无法跑起来。
以下是本人做硬件设计中的一点经验。
欢迎拍砖。
高速PCB信号完整性要考虑的因素有很多,从PCB LAYOUT角度出发主要有PCB层叠结构,阻抗控制,互联拓扑结构,延时匹配(等长),串扰等,这些因素不仅要考虑,而且会相互的影响。
我们都知道DDR需要满足严格的时序要求,因此对信号走线的延时是有要求的,做硬件设计的几乎都知道DDR布线要做等长匹配。
而另外几个方面就有不少人忽略掉。
信号完整性中最常见的问题就是信号的反射,反射会造成信号过冲和振铃,就会影响到电平的判断,如果过冲和振铃的幅度达到了判断门限,就会出现错误的时序信号。
要减小信号的反射就要使驱动端与接收接收端的阻抗匹配。
为了达到这个目的通常可以在信号之间串接匹配电阻,并且控制信号走线的阻抗。
PCB的层叠结构对阻抗影响很大,因此必需要选择一个好的层叠结构,不能光为了成本减小PCB 的层数。
除了控制阻抗外,还要考虑信号的回流路径,和阻抗的连续性。
一般信号以地(GND)或者电源层作为参考平面。
高速信号会优先选择沿着信号走线的垂直方向作为回流路径,所以为了保证尽可能短的回流路径和阻抗的连续性,关键的信号必需有一个完整的参考平面。
有些层的信号会以电源层作为参考平面,但电源层通常都被分割成几个区域,信号以电源层为参考平面就会出现跨分割的问题,应该尽量避免这种现像,对于关键的信号不要布在以电源层为参考平面的层,如果不得已,可以采用跨接电容的方式来弥补。
CPU与DDR之间的连线需要综合的考虑上面的几个问题。
如阻抗要求,拓扑结构,间距要求(串扰),等长匹配。
阻抗可以通过芯片厂家提供的资料来控制,或者通过仿真来确定最佳的阻抗值。
根据阻抗要求控制走线的线宽和间距。
本人常用的DDR走线策略如下:1.走线分组ARM系统中内存一般为32位或者16位,通常使用一片或者两片内存芯片组成。
DDR3 Fly By走线精讲
泪痕一 互联拓扑结构互联拓扑结构的选择,直接决定DDR 布线结构和DDR 信号完整性。
常见的拓扑结构有:点对点拓扑(Point-to-Point Scheduling)该拓扑结构简单,整个网络的阻抗特性容易控制,时序关系也容易控制,常见于高速双向传输信号线;常在源端加串电阻来防止源端的二次反射。
菊花链结构(Daisy Chain Scheduling)如图 3.3-1,菊花链结构也比较简单,阻抗也比较容易控制。
菊花链的特征就是每个接收端最多只扣2个另外的接收端/发送端项链,连接每个接收端的stub 线较短。
该结构的阻抗匹配常在终端做。
Fly-By Scheduling 结构如图3.3-2,该结构是特殊的菊花链结构,是stub 线为0的菊花链。
不同于DDR2的T 形分支拓扑结构,DDR3采用了fly-by 拓扑结构,以更高的速度提供更好的信号完整性。
fly-by 信号是命令、地址、控制和时钟信号线。
树形拓扑结构(Tree Scheduling)该结构看起来比较简单,但阻抗不容易控制,如图3.3-3所示图3.3-1 Daisy Chain图3.3-2 Fly By 图3.3-3 Tree 对于DDR2和DDR3,其中数据线都是点对点的互联方式,很容易通过ODT 功能来实现阻抗匹配。
而对于地址线、命令线、控制线和时钟线,它们都是需要多点互联的,所以需要一个合适的拓扑结构。
对于DDR3,上述结构中树形结构、菊花链结构和Fly-By 结构都适用,但前提条件是走线要尽可能的短。
Fly-By 拓扑结构在处理噪声方面,具有很好的信号完整性,然而在一块4层板上很难实现Fly-By 结构,需要6层以上的板子,而菊花链式拓扑结构在一块4层板上要容易实现一些。
而树形拓扑结构要求AB 和AC 的长度非常接近,考虑到信号完整性,要求尽可能的提高分支走线长度,同时又要满足板层的约束要求。
在4层板的DDR3设计中,最合理的拓扑结构就是带有最少桩线的菊花链拓扑结构。
DDR拓扑结构的选择
DDR拓扑结构的选择DDR的拓扑结构选择也是一个老生常谈的话题了,从最初只能采用T拓扑到支持读写平衡的Fly-by拓扑,设计似乎变得越来越简单了。
大家来看这样一种情况,一个驱动拖动两片DDR颗粒,芯片支持读写平衡,您一般会选择什么拓扑结构呢?我想,这个应该和个人的设计习惯有关,或者选择T拓扑,或者选择Fly-by,没有标准答案。
但是作者最近遇到的一个项目,一个主控拖动两个DDR颗粒,采用Fly-by结构,信号质量就不稳定,小批量量产总有几块板子DDR不能正常工作,仿真发现DDR信号质量并不是很理想,修改拓扑结构后,DDR运行变得稳定,具体什么情况呢?该主板上有一块FPGA和一块DSP,FPGA驱动的DDR3没有问题,但是DSP驱动的DDR不稳定,我们仔细进行了查板工作,该主板上DSP与FPGA都是采用Fly-by拓扑结构,DDR颗粒也都支持读写平衡,如下图1所示,从布线上来看,设计并无不妥。
图1 Fly-by 拓扑走线FPGA和DSP作为驱动时,仿真发现,两者的波形还是存在较大差异的,如下图所示:图2 DSP与FPGA波形对比由图2可知,该主板上FPGA的驱动能力明显好于DSP,DSP不仅驱动能力比较弱而且信号的过冲还很严重,信号的裕量非常的小。
怎样去改善信号质量呢?芯片的驱动能力是有限的,没有太大调整空间,但既然选择了这款芯片,也不能轻易的改变,只能从布线上作调整,希望可以提高信号裕量,于是,作者想到了使用T拓扑结构,修改后的拓扑结构如下图3所示:图3 T拓扑走线经过仿真分析,将Fly-by拓扑变成T拓扑之后,信号质量明显好了很多,如下图所示,红色波形代表的是采用Fly-by拓扑时信号的波形,绿色波形代表的是采用T拓扑时,仿真得到的波形。
相比于采用Fly-by拓扑,T拓扑得到的波形过冲更小。
图4 T拓扑与Fly-by拓扑走线对比修改拓扑结构,实际打板,再次小批量量产,该主板DSP驱动DDR不稳定的现象没有了。
ddr3菊花型拓扑
ddr3菊花型拓扑
DDR3菊花型拓扑结构是一种用于高速信号传输的拓扑结构,主要优势是支路走线短,可以有效削弱支路信号反射对主干信号的干扰。
与星型拓扑结构不同,菊花链拓扑结构没有保持驱动端到各个负载走线长度尽量一致,而是确保各个驱动端到信号主干道的长度尽量短。
这种结构牺牲了时钟、地址和控制信号的同步,但最大的特点是尽可能降低各负载分支走线长度,避免分支信号对主干信号的反射干扰。
在菊花链拓扑的实际应用中,为了抑制Stub过长和分支太多对主干信号的反射干扰,以及加强主干信号驱动能力,一般在末端预留端接电阻电路。
总的来说,菊花链拓扑结构在DDR3中得到了广泛应用,为高速信号传输提供了更好的信号完整性。
ddr3菊花型拓扑 -回复
ddr3菊花型拓扑-回复标题:DD3菊花型拓扑网络:解析及应用引言:在当今互联网和云计算的时代,网络的稳定性和性能对于企业和个人的日常操作至关重要。
其中,拓扑结构作为网络的基础架构之一,起到了关键的作用。
在本文中,我将介绍DD3菊花型拓扑网络的概念、结构和性能,并探讨它在实际应用中的优势和限制。
第一节:DD3菊花型拓扑的概述1.1 DD3菊花型拓扑的定义菊花型拓扑是一种基于环形拓扑的改进网络结构,具备菊花瓣的类似形状。
DD3菊花型拓扑是在传统的DDR2菊花型拓扑的基础上发展起来的,其主要目的是提高网络的带宽和减少延迟。
1.2 DD3菊花型拓扑的结构DD3菊花型拓扑主要由三层组成:中心路由器、二级路由器和末端设备。
中心路由器作为核心节点,连接着所有的二级路由器,而二级路由器则连接着末端设备。
第二节:DD3菊花型拓扑的优势2.1 大带宽传输DD3菊花型拓扑通过将数据同时发送到多个二级路由器,实现了带宽的积聚。
这种并行传输方式极大地提升了网络的传输速度,使得大规模数据的快速传输成为可能。
2.2 降低延迟DD3菊花型拓扑中,数据只需经过两层路由器即可到达目标设备,相比于传统的环形拓扑和其他更复杂的拓扑结构,其传输路径更短,从而有效地降低了传输延迟。
2.3 提升可靠性DD3菊花型拓扑具备冗余性,即使某个二级路由器故障,网络仍能正常工作。
该拓扑结构中的中心路由器拥有多条连接,可以在某一链路故障时,通过其他链路继续传输数据,从而保证网络的可靠性。
第三节:DD3菊花型拓扑的应用3.1 数据中心网络DD3菊花型拓扑在数据中心网络中的应用广泛。
其大带宽和低延迟的特性使得数据中心能够快速处理和传输海量的数据,提供稳定高效的计算和存储服务,满足企业和个人的需求。
3.2 科学计算在科学计算领域,DD3菊花型拓扑能够更好地处理复杂的计算任务。
其并行传输和低延迟特性使得科学家能够更高效地进行模拟和仿真,加快科研进程,有效利用计算资源。
DDR布局方法对比
DDR布局方法对比
点对点的拓扑结构布局:(处理器或者FPGA外接一颗芯片)内存芯片尽量靠近控制器串联匹配电阻靠近控制器放置并联匹配电阻靠近内存芯片一驱多的拓扑结构布局: (1) 内存芯片贴在同一面。
建议fly-by拓扑,并联匹配电阻放置在最后一个内存芯片的末端。
(2)两个内存芯片完全对贴。
两片内存芯片信号质量一样且信号质量最好,最节省空间,这种完全对贴的设计在DIMM上已经很成熟的应用。
在T点采用VTT上拉。
但是两个内存芯片完全对贴,两个DDR的热量在同一个点进行叠加。
热量比单芯片高一些。
如果环境温度比较恶劣,可能会超过芯片规格。
(3)错位的正反贴布局方式。
能节省一部分空间,走线方法简单,可测试性较好。
末端匹配电阻需要放置在最后一个内存芯片后边。
从空间节约效果上来说不如“正反对贴”。
END。
DDR的PCB走线
在原理上1,给足DDR 2.5V电源足够的滤波 10UF 大电容每颗RAM需要一个。
2,0.1UF与1nF电容半对半数放置。
3,REF上拉电源保证足够的滤波,容值的选择同上。
并在源端串磁珠。
4,CLK 在源端串电阻,并接电容到地。
若是两颗ram,CLK之间需在IC接收端并电阻(100-200),也可在此处上下拉。
5,DDR的所有的线在源端匹配(串电阻),DATA, ADDRESS,CLK,DQS,DM,CLKE,WE,CS,RAS,CAS.6,DQS DM CLK 源端电阻必须是单颗的,不得用排阻。
7,DDR附近的走线,为了避免被串扰,中速线串电阻,低速线串磁珠滤波处理!在 PCB layout上1,首先看CPU他的DDR pin是否良好,大公司或者成熟的产品他的pin定义是非常合理的。
我们需要他的线都能完整扇出,以保证我们的layout。
2,所有的DDR线如果能走到全部走到内层,只留器件在表层,最好,这种情况下需要考虑打孔个数,换层不要太多。
这里强调data 线,CLK线, DQS DM线。
3,每一组data线,DQS,DM线都必须走在一个区域,且参考相同的GND层,这些线最大可能走同一层,第三层建议走。
出于空间或打孔过多的原因,可以适当放置表层。
每颗RAM有两组这样的线。
4,DDR的区域必须是完整的GND平面来参考,cost down压力下,可适当考虑power,不建议这么做。
5,DQS DM CLK 走线时控制4W原则。
6,DDR高速线跨层时,在附近留GND贯穿孔。
保证信号足够完好的回流。
7,DDR周边的线应尽量远离此高速区域!大家在谈到DDR的时候,都说按guidline来就行了,可实际的情况,并非那么简单。
IC本身可能就不成熟,造成pin定义凌乱,导致走线无法正常扇出。
空间的限制,造成区域太小,造成串扰的影响太大,最可怕的是串扰到低速线上。
cost down的压力使层数受限,EMC问题更加突出.当IC能够完整扇出的时候,对于Data线可以走表层,但clk,DQS, DM 坚决走内层!!DDR,DDR2的时序要求一般比较高,所以对于时钟、地址控制线、数据、DQS 等的等长要求较高。
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DDR拓扑分析
作者:沙卓烜
来源:《电子技术与软件工程》2015年第17期
摘要
随着计算机技术的的迅猛发展,DDR的技术也得到了广泛的应用,从而由于PCB板设计时因拓扑结构的使用不当,因而往往严重导致信号完整性产生的问题造成困惑,本文通过hyperLynx仿真软件来进行多种拓扑结构比对,具体分析拓扑结构中各个分支长度以及对匹配电阻位置对信号的所造成的影响,为最初的pcb拓扑方式作出相应的指导,以减少困惑,节省时间。
【关键词】DDR 拓扑 fly-by T结构
1 引言
DDR(Double Data Rate SDRAM)称“双倍数据流SDRAM”,采用的是双边沿采样,假设采样时间是400MHZ,则双边沿则是800Mb/s。
随着现代技术的不断发展,内存的传输速率也随之快速提升,从而信号完整性问题也越来越受到关注。
同电路的设计在不同的产品中,由于PCB实现的差异而导致产品的调试难度也会不同,调试的时间也会不同,从而严重影响产品投入到市场的时间。
而DDR在如今的使用却是非常的广泛,由于设计人员的经验差异,没有根据实际情况选取正确的拓扑方式,从而延长了开发周期时间。
为此本文将对DDR的拓扑结构做出相应的分析。
2 DDR总线架构
DDR 总线包括数据信号(DQ),时钟信号(CLK),数据选通信号(DQS,DQ Strobe),地址总线和控制总线;其中DQ/DM/DQS采用的是点对点的连接,不需要采用拓扑方式连接,其中地址线、时钟线、控制性、命令线都需要进行多点互联的方式进行连接。
因此,会由于阻抗不匹配而产生反射现象,从而需要进行拓扑和匹配电阻来减小反射的现象。
3 拓扑结构
在DDR中比较常用的拓扑方式主要有T型和FLY-BY两种方式。
T型结构包括树形结构与星型结构,它的拓扑特点是每个分支的接收端负载和走线长度尽量保持一致,这种拓扑结构可以确保不同接收端没有skew,在多负载的情况下可以有效的避
免时钟,地址和控制信号不同步的问题。
同时这种布线方式相对比较困难,空间资源使用比较多。
FLY-BY拓扑方式与星型结构不同,它不保证每个驱动端到各负载的走线长度相等,而是确保到每个驱动端的长度尽量的短,从而避免分支信号对主干信号的反射干扰。
该结构不保证时钟、地址和控制信号同步。
理论上它能FLY-BY拓扑结构分布长度stub=0,应该具有更好的信号完整性,我们可以通过仿真来进行相应的验证。
3.1 T结构
3.1.1 树形结构
图1-1所示的结构如同树一样,有着根,树干,分支所以称为树形结构,该结构由于分支比较多,阻抗的连续性不是很好,当走线等宽,每个分支点也会产生相应的反射系数,这些噪声不仅会对每个分支的内部干扰,也会分支和分支间产生干扰。
但当分支对称时,它的噪声会相对的overlap,波形会平顺些,因此该结构的对称性也是很重要。
根据图1-2所示,当该结构的总传输线不是很长的情况下,根据图1-1(a)的拓扑方式既可以得到比较好的波形,从而也可以得出总传输线不是太长且传输线主抗合适的情况下可以不使用R1电阻和VTT。
当总传输线过长的时候,干扰会增加,为了使其更好的工作,我们需要使用端接匹配设计如图1-1(b)所示,增加端接电阻R1来进行阻抗匹配和匹配电源VTT,大多数设计师都会留意R1阻值的选择而忽略其位置的选择,通过理论和仿真测试,只有当R1放置如图1-1(b)所示的位置才能达到最佳效果,因此也满足了其对称性这一原则。
3.1.2 星型结构
星型结构和树型结构比较相似,也是阻抗不易控制,由于采用星型方式堆成,所以时序比较容易控制。
其结构如图1-3所示,由于其原理和树型结构及其类似,此处略。
3.2 FLY-BY结构
FLY-BY又称为菊花链结构,其特点是结构简单,阻抗易控,驱动端到信号主干道的长度较短,缺点是没有保证驱动哥负载的等长,因而无法让地址信号,控制信号和时钟信号同步。
拓扑结构如图1-4所示。
通过本次设计仿真结果对比可知FLY-BY在不添加终端电阻的情况下很难实现阻抗匹配,要想实现阻抗匹配需要添加终端电阻R1,根据戴维宁定理R1放置于前面三个负载的任一节点都无法达到阻抗匹配的效果。
比较图1-5的(a)与(b)后我们可以看到在添加了终端电阻进行阻抗匹配后,(b)图比(a)图有了很大的改善,但波形的过冲现象仍然非常严重,且由于
每片负载到驱动端的的走线长度不同,因此它们都有一些延时,由此可以看出FLY-BY并不适合本次pcb设计。
4 小结
T结构要使信号质量同步的前提是要保证走线长度的基本一致,因此走线难度比较大。
一旦走线长度的误差超过DDR里面的datasheet里面的要求,很容易影响其正常的工作。
FLY-BY结构虽然走线容易,但会存在一定的延时,在选用该拓扑结构的时候要考虑是否适合自己PCB设计的同时也要看驱动芯片是否允许该拓扑结构的实现。
DDR的T结构和FLY-BY结构都是最常用的两种结构,在pcb设计中没有任何拓扑结构是百分百适用的,我们在进行拓扑选择的时候需要根据PCB的堆叠,布局,走线等一系列的要求来进行对DDR拓扑结构的选择。
参考文献
[1]张木水,李玉山.信号完整性分析与设计[M].北京:电子工业出版社,2010,(04).
作者单位
江苏国光信息产业股份有限公司江苏省常州市 213000。