基于Spartan-6 FPGA的DDR2设计经验总结

在基于FPGA的SOPC系统设计中，我们一般都需要外扩内存，而随着存储器工艺的发展，大容量的DDR2内存越来越便宜，在嵌入式领域中也使用的越来越多，Xilinx的Spartan-6 FPGA内嵌了MCB硬核控制器，这极大地方便了我们使用DDR2内存，本文就使用DDR2内存，从原理图设计、PCB设计到EDK环境的使用流程要点作一个说明，欢迎大家来补充说明，如有不当之处也请高手指正。

1．MCB支持DDR2的速率范围为250 Mb/s到800 Mb/s，支持的时钟为125 MHz到400 MHz。

2．Spartan-6 FPGA内部一般都有两个或以上的MCB，如果只用到一个，优先选择使用MCB3。

     3. DDR2各信号PCB设计时必须进行阻抗匹配，如下是一经验数据可供参考：

4．DDR2使用1.8V的VDD电压，VREF参考电压为0.9V, 一般要求VREF电压为VDD电压的一半，并且能随时反映VDD电压的变化，故可以采用两个一样的电阻串联分压得到VREF电压，典型阻值为20K欧姆，精度为百分之一。

VREF走线参考：

1) 走线宽度：建议20mil以上。

2) 走线间距：建议25mil以上。

3) 包地走线：条件允许下。

4) 去耦电容：尽量靠近IC的管脚处，常用两个数量级电容滤波

（100nF和1nF）。

5. 时钟线差分对之间跨接精度为百分之一的100欧姆电阻，差分端接要靠近DDR2器件端。

6．电路板的阻抗控制在50~60ohm，差分线为100~120ohm。

7．VTT布线要求：

1）走线宽度：最小150mil，一般在表层或底层进行孤岛铺铜。

2）上拉电阻：常用阻排，通常直接放置在VTT铜皮上并就近打孔。

3）去耦电容：每4个电阻（或一个4电阻阻排）放置一个去耦电容，常用0.1uF电容。

4）储能电容：在VTT孤岛铜两端各放置两个电容，常用4.7uF和220uF电容。

8．当数据线地址线负载较重时，VTT 的暂态电流峰值比较大，一般要考虑用专门的电源管理芯片来产生VTT电压，设计时最大电流需要达到3A以上。

9．Spartan-6 FPGA 的MCB硬核需要两个特殊的引脚，RZQ PIN和ZIO PIN。

RZQ PIN是必须的，一定要选择一个和MCB在同一BANK内的引脚。RZQ PIN脚需要通过一个电阻连接到地，电阻阻值为输入阻抗的两倍，如输入阻抗为50欧姆，则RZQ PIN脚需要串接100欧姆的电阻到地。ZIO PIN是可选的，当要用到软件校正功能时才会用到该引脚，ZIO PIN在原理图上不需要有任何连接，悬空就可以了。

10．XILINX提供两个灵活易用的工具软件来使用MCB，一是用在EDK嵌入式开发环境下的MPMC（Multi Port Memory Controller），二是ISE环境下MIG（Memory Interface Generator），MIG主要用在非嵌入式环境下有FPGA逻辑来使用MEMORY的情况，用户只需要编写用户侧的接口逻辑可以了，详细的DDR2控制时序由XILINX的Memory Controller IP核实现，用户不用关心，具体可以参考Spartan-6 FPGA Memory ControllerUG388 (v2.3) 文档，这里不再赘述。EDK环境详细配置步骤我制作了一个视频，大家直接看下就明白了，在EDK环境下可以很容易的建立一个Memory Test工程进行测试.
访问下面网址观看视频：http://v.youku.com/v_show/id_XNDE5NjczOTU2.html

最后提一下，XILINX的SP601开发套件就是使用的DDR2内存，它的设计原理图可以作为一个很好的参考资料，大家可以到XILINX官网去下载原理图和相关资料。
下载地址：http://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/EK-S6-SP601-G.htm

好东东！

好东西呀，正好。

    markmarkmarkmark
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根本看不清楚。还不如发个文档贴出来

DDR2使用1.8V的VDD电压，VREF参考电压为0.9V, 一般要求VREF电压为VDD电压的一半，并且能随时反映VDD电压的变化，故可以采用两个一样的电阻串联分压得到VREF电压，典型阻值为20K欧姆，精度为百分之一。
这个VREF验证过可以这样直接分压用吗?
稳定和可靠性怎么样?

好东西

GOOD book ON IC DESIGN

围观！

要是更详细就更好了，多谢！

good, up up！

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xie xie xie xie xie xie

感觉 DDR3 更容易些///

好东西~

    这个关键看电流，一般分压式设计满足需求

这个本没有什么特别的。  
SP601是DDR2   
S6-IVK是 DDR3  
参考着没什么问题。比较容易。

看着太累了

好东西呀，正好。

好东东啊

好东西呀，正好。

感謝！ 很好的使用心得分享！

09年已经搞过DDR！

09年在S6的工程样片上搞了一下,很不顺利！

确实不错，值得收藏。

       kankan

非常感谢

感觉 DDR3 更容易些///

very good

视频不是很清晰，看不到上面的字