存儲器,,也稱之為內(nèi)存,,其分類關(guān)系如下圖:
在PCB 設(shè)計的過程中,關(guān)注的是它們存取數(shù)據(jù)的速率,,這個速率關(guān)系的細(xì)節(jié)的處理。
如,,速率高的內(nèi)存顆粒,,PCB 設(shè)計時為了減小串?dāng)_,盡量拉大信號線的間距,;同時,,由于
速率不同,控制蛇形線的誤差范圍也不一樣,;
下文結(jié)合FLASH,、SDRAM、DDR2 來介紹布局布線設(shè)計要點,。這里先概述一下布局和
布線,。
布局:內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是用來被控制器(CPU,如DSP、MCU,、ARM,、FPGA 等)讀寫的,
因此需要結(jié)合PCB 單板尺寸,、器件密度,、走線密度情況,選擇合適的位置擺放,;至于那些
去耦電容,、儲能電容時必不可少的,,怎么擺放,就不再贅述,。如果還有匹配電阻如串阻,、上
下拉,結(jié)合它們的作用來擺放,。
布線:首先要對信號線分類,,然后然后分好組,處理這兩步后,,后續(xù)的走線,、繞等長等,
同一組的按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)處理就行了,。在這里將信號線分為三類:數(shù)據(jù)信號,、地址信號、控制信
號,。對于PCB 設(shè)計工程師,,首先要培養(yǎng)出在原理圖中識別信號種類的能力,然后能夠在PCB
中能把分類的信號線進行分組,。通俗的分組方法:數(shù)據(jù)組和地址組,。
數(shù)據(jù)組:在這里舉例說明一下,如果有一片只有8 位的SRAM,,自然分成一組,。如果
是一顆16 為的DDR2,數(shù)據(jù)組可以分成高低各8 為的兩組,。小組成員自然是數(shù)據(jù)信號線,,
可能會有其他信號線,如DDR2 的一組信號線中,,要包含相應(yīng)的數(shù)據(jù)掩碼信號和數(shù)據(jù)鎖存
信號,。
地址組:包含地址信號線和控制信號線,時鐘信號也屬于地址組,。
上面說過同一組的按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)處理,,主要指以下兩點:
a. 同一組盡量走在同一層;
b. 同一組在控制等長時標(biāo)準(zhǔn)一樣,,可以和其他組不一樣,,這算是自治;當(dāng)然也不能太離譜,,
不能出現(xiàn)一個地球標(biāo)準(zhǔn),、一個火星標(biāo)準(zhǔn);
接下來結(jié)合具體設(shè)計來講解,。
FLASH 設(shè)計
Flash 的速率一般比較低,,因此在布局和布線方面放的比較寬松,。首先分析原理圖,如
下圖,,分清數(shù)據(jù)類型:
從圖中示例,,F(xiàn)lash 的電源和地管腳很好識別;經(jīng)判斷DQxx 為數(shù)據(jù)信號,;Axx 為地址
信號,;其他判定控制信號:這樣分析后,就可以在allegro 的規(guī)則管理器中對數(shù)據(jù)分組了,。
如下圖:
這里沒有將數(shù)據(jù)再分成低8 位和高8 位,,因為我評估過,分成一組,,我這邊也有空間走
線和繞等長,。因此,在設(shè)置時要靈活把握,。
Flash 布局:不再詳述,,看完后文,應(yīng)該會找到門路,。在此強調(diào)一點:擺放時,,盡量留
足空間扇孔、扇線和繞等長,;
Flash 布線:注意一下三點:
a. Flash 信號線需要控制阻抗,,阻抗為50Ω;
b. 如果空間允許,,信號線間距為3W;
c. 等長控制范圍:±200mil,;
設(shè)計實例如下圖:
SDRAM 設(shè)計
前期思路和Flash 設(shè)計的思路一致,,例如下圖所示原理圖:
從上圖中,信號的定義很清楚,,F(xiàn)lash 設(shè)計中也講過,,不再贅述。需要注意的是兩個信
號:DQML 和DQMH,,這兩個信號是數(shù)據(jù)信號的掩碼信號,,分別屬于低8 位和高8 位。因
此在分組時,,分別把它們添加到低8 位組和高8 位組,。這樣每個數(shù)據(jù)小組將有9 根信號線。
就這么升級下去,,到DDR 還會加信號,,每小組有10 位了,;再升級到DDR2,甚至有一
對差分要加入數(shù)據(jù)小組,。因此,,在設(shè)計時,從原理圖中預(yù)演分類和分組時很必要,,這個能力
一定要習(xí)得,。
SDRAM 布局:盡量使信號線不要太長,潛臺詞---靠近控制器(xxx)放置,;
對于1 片SDRAM,,采用“點對點”拓?fù)洌缦聢D:
至于兩片的拓?fù)?,可以看下文DDR2 設(shè)計的布局,,布局要靈活,最好能舉一反三,。
SDRAM 布線:
a. 分組:根據(jù)前面介紹的數(shù)據(jù)分類,,數(shù)據(jù)組可分為低8 位和高8 位兩組:
低8 位:(BUS 名稱可自定義一個有意義的名稱):D0~D7、DQML,,共9 根信號線;
高8 位:D8~D15,、DQMH,共9 根信號線;
注:有時候網(wǎng)絡(luò)名稱可能不這么命名,,也要能夠識別出來,;
地址和控制信號分成一組;
b. 信號線控制阻抗為50Ω,,保持有完整的參考平面,;
c. 拉大信號線間距,保持3W 間距,;
d. 等長控制:參照時鐘等長,;
e. 等長誤差控制范圍:數(shù)據(jù)組:±50mil;地址組:±100mil,;
f. 在信號層換層的附近添加一些回流地過孔,;
DDR2 設(shè)計
這里跳過了DDR 而直接介紹DDR2,在正式開始前,,先大致說明一下DDR,。
DDR 可以看作是SDRAM 的升級,相比較下,,數(shù)據(jù)線分組分別出現(xiàn)了低8 位鎖存信號
(LDQS)和高8 位鎖存信號( UDQS),,此時每個小組有10 根信號線了;而地址,、控制,、
時鐘仍為一組,,DDR 管腳如下示例:
而DDR2 是DDR 的升級,數(shù)據(jù)交換速率升高了,;同時在管腳方面也有一些變化:DDR
的單端信號鎖存信號變成了一對差分信號,,這樣一來,數(shù)據(jù)小組每組有11 根信號線,。
另外一個變化就是工作電壓的變化,,通常FLASH 為3.3V、SDRAM/DDR 為2.5V,, DDR2
為1.8V,,到后面的DDR3 變?yōu)?.5V,因為較低的電壓可以帶來電平更快的翻轉(zhuǎn),。
DDR2 的布線
和SDRAM 的要求類似,;也有一些變化:
a. 由于有了差分信號線,差分信號阻抗控制為100Ω,;
b. 差分需要做對內(nèi)等長,,誤差控制在5mil;
c. 等長誤差控制范圍要求更高:數(shù)據(jù)線:±20mil,;地址±50mil,;
d. 請注意VREF 電源,這個走線要求加粗15~30mil;濾波電容靠近DDR 管腳放置,;
DDR2 的布局
前面分別介紹了FLASH 和SDRAM 的布局,,僅為1 顆的情況下采用點對點的布局。在
存在多顆時,,布局也比較固定,。(布局時,器件間距控制,,布局者自己把握)
2 顆內(nèi)存顆粒,,有兩種方式:關(guān)于控制器對稱放置和頂?shù)讓N放置:如下圖實例:
這種布局,地址信號的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,我們通常稱為遠(yuǎn)端分支,也叫做”T” 型拓?fù)?地址信
號先接到正中間,,然后分到兩邊的DDR,,正中間的VIA 稱之為T 點;
當(dāng)空間比較有限時候,采用頂?shù)讓N的布局方式,,地址部分依然可以采用上圖中的扇孔
方式,,而數(shù)據(jù)部分的扇孔就比較麻煩了,需要手動調(diào)整,。如下圖示例:
從上圖示例中可以看出:地址仍采用中間扇孔,、數(shù)據(jù)需要手動扇孔,,由于頂?shù)讓N了
DDR,去耦電容只能擺放在四周了。
當(dāng)有4 顆DDR 時,,布局思路同兩顆類似:空間足夠,,放在同一面,此時注意T 點的位置,;空間比較有限時,,先兩兩對貼,然后再采用T 型拓?fù)?;其拓?fù)浞謩e如下圖:
還有一種拓?fù)湫问剑壕栈ㄦ?,通常在DDR3 的布局中比較多的采用;還有一種菊花鏈
的形式:控制器驅(qū)動多路負(fù)載,,如CPU 后掛的有SDRAM,,同時夜游FLASH,這時候采用
菊花鏈拓?fù)洌篊PU---SDRAM---FLASH,優(yōu)先保證速率高的信號拓?fù)洹?/p>
關(guān)于DDR 布局,,還有很多衍生的布局,,如5 顆DDR2,其中有一顆是糾錯用的,,通常
放在中間,,它的地址線在做等長時,不再和其他4 顆放在一起了,,其他4 顆內(nèi)存也能形成比
較完美的T 型拓?fù)洹?/p>
總而言之,,基礎(chǔ)就是這些東西,關(guān)鍵是能夠理解它,,這樣就可以靈活發(fā)揮了,。