高速嵌入式视频系统中SDRAM时序控制分析

在高速数字视频系统应用中,使用大容量存储器实现数据缓存是一个必不可少的环节。SDRAM就是经常用到的一种存储器。

    在高速数字视频系统应用中,使用大容量存储器实现数据缓存是一个必不可少的环节。SDRAM就是经常用到的一种存储器。

  但是,在主芯片与SDRAM之间产生的时序抖动问题阻碍了产品的大规模生产。在数字电视接收机的生产实际应用中,不同厂家的PCB板布线、PCB材料和时钟频率的不同,及SDRAM型号和器件一致性不同等原因,都会带来解码主芯片与SDRAM间访问时序的抖动问题。

  本文利用C-NOVA公司数字电视MPEG-2解码芯片AVIA9700内置的SDRAM控制器所提供的时序补偿机制,设计了一个方便使用的内存时序测试软件工具,利用这个工具,开发测试人员可在以AVIA9700为解码器的数字电视接收机设计和生产中进行快速诊断,并解决SDRAM的时序问题。

  数字电视系统

  SDRAM时序控制

  AVIA9700内集成了一个SDRAM控制器,该控制器提供一套完整的SDRAM接口。AVIA9700与SDRAM接口中的控制线、地址线和数据线都同步在MCLK时钟上。图1是用两片16位SDRAM组合形成32位数据线的典型连接示意图。



高速嵌入式视频系统中SDRAM时序控制分析
图1 SDRAM与AVIA9700典型链接示意图


  SDRAM控制线

  正确读写时序条件

  AVIA9700解码芯片访问SDRAM的时序如图2所示。



高速嵌入式视频系统中SDRAM时序控制分析
图2 AVIA9700访问SDRAM时序示意图


  要正确访问SDRAM,建立时间和保持时间很关键。建立时间在触发器采样之前,在这段时间,数据必须保持有效的时间,否则会产生setup violation;保持时间在解发器开始采样之后,数据必须保持有效的时间,否则会产生hold violation。因此,要正确读写SDRAM的时序条件,需要满足以下两个公式:

  SDRAM_Setup_time_min < T_cycle-control_signal_valid_max-control_signal_Delay_max+ clock_delay_min (1)

  SDRAM_Hold_time_min < control_signal_valid_min + control_signal_delay_min- clock_delay_m_ax (2)

  这里,T_cycle 为SDRAM时钟周期,Control signal valid为控制信号从时钟上升沿到输出有效时间,delay为布线所引起的延时。

  对于低频设计,线互连和板层的影响很小,可以不考虑。当频率超过50MHz或信号上升时间Tr小于6倍传输线延时时,互连关系必须以传输线理论纳入考虑之中,而在评定系统性能时也必须考虑PCB板材料的电参数。由于AVIA9700输出时钟信号MCLK工作在108MHz~148.5MHz之间,所以设计时必须考虑布线延时引起的SDRAM时序问题。

  AVIA9700 SDRAM

  时序控制机制

  为了补偿布线延时,满足公式(1)和公式(2)的要求,AVIA9700的内置SDRAM控制器提供了两个延时补偿参数: SDRAM_CLK_IN和SDRAM_CLK_OUT。这两个参数都是8位的整数,可以提供不同的时钟延时组合,解决各种复杂数字电视接收机系统中的SDRAM时序问题。

  通过嵌入式应用软件,开发人员可以调整SDRAM_CLK_IN的参数来控制读入数据的时钟延时。同样,对SDRAM_CLK_OUT的设置也可以改变输出时钟的延时。通过设置SDRAM_CLK_OUT (OutTapSel=X)改变输出的MCLK时钟相位,补偿各种不同的布线延时,可以解决高速数字电视系统的SDRAM时序问题。

  在实际应用中,由于不同整机厂会采用不同厂家的SDRAM,PCB布线也会因为机器结构原因发生较大变化,时钟工作频率和选用器材的不一致性等,都会引起公式(1)、(2)中的参数发生变化。这些因素的组合,往往使布线延时问题变得复杂。

    AVIA9700 SDRAM

  时序诊断软件及测试结果

  为了方便开发人员快速解决问题,本文利用AVIA9700内置SDRAM控制器提供的时钟延时补偿机制,设计了一个诊断工具。

  基于AVIA9700数字电视接收机,由于PCB、元器件、系统频率都已经定型,影响布线延时的电气特性已经固化。通过改变SDRAM_CLK_IN和SDRAM_CLK_OUT组合,设计人员可以测试不同组合下的SDRAM访问错误率,根据错误率统计数据制成统计图,如图3所示。图中纵坐标为SDRAM_CLK_IN,由于寄存器是8位,因此选取坐标取值范围在0~255之间(28);横坐标为SDRAM_CLK_OUT,取值范围也在0~255之间。对该范围内的某一点所对应的寄存器设置,诊断软件都要自动重复10000次读写操作。设计人员可以利用最后生成的图形,快速准确地选定SDRAM_CLK_IN和SDRAM_CLK _OUT的值,并将其固化在最终生产版本的软件中。



高速嵌入式视频系统中SDRAM时序控制分析
图3 SDRAM时序测试统计图


  这里,补偿参数的选择原则是,组合值需要在测试图中无错区域的中心,且距离边界大于25。

  结语

  通过实验发现,在高速数字系统设计中,通过SDRAM控制器来补偿布线延时可以很好地解决SDRAM时序问题。

  参考文献

  1. Howard Honson, Martin Graham. 高速数字设计[ M ] . 电子工业出版社. 2004

  2. AVIA9700 datasheet C-NOVA, Inc. 2004

  3. AVIA9700 programming guide C-Nova, Inc. 2004
 

高速嵌入式视频系统中SDRAM时序控制分析
阅读剩余 59%

该文观点仅代表作者,本站仅提供信息存储空间服务,转载请注明出处。若需了解详细的安防行业方案,或有其它建议反馈,欢迎联系我们

(0)
小安小安

相关推荐

  • RFID技术在低碳智能交通建设中的应用

    RFID(RadioFrequencyIdentification,无线射频识别)技术是起源于上世纪50年代的一项自动识别技术。RFID技术有着广阔的应用前景,智能交通、物流仓储、零售业、制造业、医疗等领域都是RFID的应用领域。发展低碳交通大势所趋,利用RFID技术,通过开发电子环保标志系统,对汽车按不同排放标准进行分类控制管理,在此基础上设立低碳交通区,是当前国内“感知中国”大环境下的必然选择。

    2024年4月15日
  • 无线数字微波传输在油田监控中的应用

    随着油田现代化管理进程的不断加快,迫切需要一种全天候的、24小时无人值守的监控方式,以保证采油井、输油管和储油罐不会因复杂的工作状况、工作人员的违章操作、而停止工作。

    2024年4月20日
  • 海康威视如何把通道兑换位置

    海康威视如何把通道兑换位置 介绍 海康威视是全球领先的视频监控解决方案提供商,其产品和技术广泛应用于各种场景,包括公共安全、交通管理、金融、教育、医疗等领域。在实际应用中,有时需要…

    2024年9月29日
  • 新疆监狱信息化建设应用与思考

    监狱信息化,是指通过有效地利用计算机技术、安防技术、通讯技术、网络技术等现代化技术和设施,对监狱系统的各项工作进行创新性结合,对传统的监狱系统管理机制、组织结构、人员素质等诸方面进行优化、改造、重组,实现监狱工作更科学、更公正、更安全、更高效地履行监管改造的使命,满足监狱在安全防范、公正执法、改造质量、管理水平等方面的需要,更好地发挥监狱的本质职能。

    2024年4月16日
  • “十四五”智能安防将如何发展?或呈现出四大趋势!

    视频监控系统在公共社会安全方面以其技术+智能的特点,成功实现社会安全防御保护,同时视频监控系统也完成了从“看得见”“看得清”到“看得懂”的科技技术发展,成功推开了智能安防的大门,本文对安防行业在“十四五”期间的发展趋势进行浅谈。

    2024年4月4日
  • 视频技术成为体育运动大数据分析重要驱动力

    以往,安防视频技术是体育场馆安全防范建设中依仗核心技术,目前安防行业中几家重点企业开始结合体育特点,运用视频智能技术,探索体育数字化发展新方向。其中通过视频智能分析技术,不但可以感知场馆内的信息、球员信息、场外信息等,同时将这些信息汇聚成数据资源,为体育赛事参与方提供多维度的数据支撑。

    2024年4月6日