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DDR3与MIG IP核详解（一）

article 2024/12/2 23:08:16

一、ddr3(全称第三代双倍速率同步动态随机存储器)：
   1、特点：1：掉电无法保存数据，需要周期性的刷新。2:时钟上升沿和下降沿都会传输数据。
              3：突发传输，突发长度 Burst Length一般为8。
   2、DDR3的存储：bank、行地址和列地址

假设下图为bank 0:

    3、数据怎么存入DDR3:先指定一个Bank地址，再指定行地址，最后指定列地址。
   DDR3容量计算：bank数量 X 行数量 X 列数量 X 存储单元容量。
   比如bank address位宽为3，ROW address位宽为14，Coulmn address为10，则容量为2^3 X 2^14 X 2^10 X 16

二、MIG IP核

MIG IP核(Memory Interface Generators) IP 核是Xilinx公司针对DDR存储器开发的 IP，里面集成存储器控制模块，实现DDR读写操作的控制流程。通过MIG IP核，可以很容易的控制DDR3的读写操作，即只需要控制用户端的端口即可对DDR3进行操作。

基本框图如下：

写数据：用户把数据写入到MIG IP核，MIG IP核自动将数据写入到DDR3芯片

读数据：用户发送读命令给MIG IP核，MIG IP核收到命令后将数据从DDR3芯片读出来，再发送给用户端

1.时钟

MIG IP核有两个FPGA给的时钟，分别是sys_clk（系统时钟）和ref_clk（参考时钟），参考时钟频率必须为200M，DDR3芯片的时钟是由MIG IP核的sys_clk通过PL倍频输出给DDR3，且DDR3的工作时钟是由差分的形式（两条线，一条P，一条N，更稳定）。用户端也有一条时钟叫用户时钟，也是通过系统时钟倍频输出给用户端，一般叫ui_clk。

1.1.DDR3芯片工作的时钟与用户端时钟有一个比例关系：

DDR3芯片的工作频率：用户端时钟频率 = 4：1或者2:1，比如DDR3芯片时钟频率为400M的时候，用户端就只能为100M或者200M，但当DDR3芯片的工作时钟为800M时，比例只能为4:1,即用户端频率只能为200M。

2.如果是zynq系列的芯片流程有点不一样：

DDR3一般是挂在PS端这边的bank里，想往DDR3里写入数据不会例化这个IP核，可以直接往AXI_HP这个接口写数据

3：用户端接口有两种，分别是：Native接口和AXI4接口

3.1 Native接口：

3.2 AXI4接口：

4：MIG IP核的配置

4.1 系统时钟有三个选项，Differential，Single-Ended，No Buffer。

各项配置信息网上资料很多，不再详细描述。

当系统时钟为200M时，这200M是从何而来的？

第一种：比如外面有个晶振，它产生频率为50M的时钟，时钟进入FPGA内部的倍频器(PLL)，最后通过PLL产生200M时钟。这种情况选择NO Buffer

第二种：晶振产生的频率就为200M，且进入FPGA内部后未通过PLL，直接输入给MIG IP核，该种情况选择剩下的两种情况。如果外部产生的频率进入内部是通过差分的形式（双端）就选择 Differential，但外部输入时钟如果是单端的，就选择Single-Ended。如下图红框所示（绿线表示双端）：