在FPGA視頻圖像處理系統(tǒng)中,，經(jīng)常需要使用到SDRAM作為視頻圖像緩存,。SDRAM控制器可以分為上電初始化，自動(dòng)刷新,，讀操作和寫操作這四個(gè)部分,，他們之間的轉(zhuǎn)換可以通過(guò)狀態(tài)機(jī)來(lái)控制,。下面分別實(shí)現(xiàn)這幾個(gè)部分。

　　1.SDRAM上電初始化

　　SDRAM上電初始化時(shí)序如下圖所示,。

　　由時(shí)序圖可知初始化大概的過(guò)程為：上電后等待電源VDD和時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定100μs（期間命令為空命令）,，同時(shí)在100μs內(nèi)設(shè)置CKE（時(shí)鐘使能）信號(hào)為高。隨后對(duì)所有Bank發(fā)送預(yù)充電（PRECH ARGE）命令,，發(fā)送兩次自動(dòng)刷新（REFRESH）命令,，最后發(fā)送裝載模式寄存器（LOAD MODE REGISTER）命令，并將設(shè)置寄存器的值傳入地址總線A0~A11,。

　　上述過(guò)程的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)線性序列機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),。即需要對(duì)初始化過(guò)程時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)時(shí)間到達(dá)時(shí)就執(zhí)行某個(gè)命令,。下面是部分代碼,。

　　1.計(jì)時(shí)器

　　2.命令執(zhí)行時(shí)間設(shè)置

　　3.對(duì)應(yīng)時(shí)間執(zhí)行對(duì)應(yīng)命令

　　2.SDRAM自動(dòng)刷新

　　同樣給出自動(dòng)刷新的時(shí)序圖。

　　過(guò)程比較簡(jiǎn)單：首先對(duì)所有Bank預(yù)充電,，然后發(fā)送兩次自動(dòng)刷新命令,。

　　同樣可以使用線性序列機(jī)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里就不重復(fù)了,。但需要添加一個(gè)刷新?tīng)顟B(tài)標(biāo)志,。ref_opt_done=1表示刷新完成，ref_opt=1表示正在刷新,。

　　3.SDRAM寫操作

　　從時(shí)序圖上看首先發(fā)出激活命令,，并給出行地址Bank地址；隨后發(fā)出寫命令,，并指定寫入Bank,，起始列地址和寫入數(shù)據(jù)；最后進(jìn)行預(yù)充電,，關(guān)閉所有Bank,。這里每次突發(fā)寫入4個(gè)數(shù)據(jù)，即突發(fā)長(zhǎng)度為4，突發(fā)長(zhǎng)度可以在之前初始化的模式寄存器中設(shè)置,。

　　同樣使用序列機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法,，在寫操作中也需要添加寫操作完成狀態(tài)標(biāo)志，和過(guò)程狀態(tài)標(biāo)志,。此外只有當(dāng)寫入突發(fā)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的時(shí)候我們才使能數(shù)據(jù)線輸入有效,，其他時(shí)刻讓數(shù)據(jù)線保持高阻態(tài)，所以要添加一個(gè)寫數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志W(wǎng)r_data_valid=1時(shí)表示正在寫數(shù)據(jù),。

　　4.SDRAM讀操作

　　與寫操作類似,，但是我們輸入讀命令的時(shí)候，數(shù)據(jù)并不是立刻輸出,，而是要經(jīng)過(guò)一個(gè)CAS_Latency后輸出。這個(gè)延時(shí)也可以通過(guò)模式寄存器的配置來(lái)調(diào)整,。我們同樣需要給出讀操作完成,、讀操作過(guò)程，讀出突發(fā)數(shù)據(jù)的有效區(qū)間,。

　　5.SDRAM控制器設(shè)計(jì)

　　首先SDRAM上電后進(jìn)入空閑狀態(tài),，初始化完成后進(jìn)入刷新?tīng)顟B(tài)，然后根據(jù)輸入命令進(jìn)行轉(zhuǎn)換,，實(shí)際上狀態(tài)機(jī)的控制對(duì)于刷新操作,，讀/寫操作是有一個(gè)優(yōu)先級(jí)的：刷新操作>寫操作>讀操作。即假設(shè)寫命令和刷新命令同時(shí)到來(lái)時(shí)先執(zhí)行刷新操作,。下圖為狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,。具體實(shí)現(xiàn)可參考完整代碼。

　　由于SDRAM需要固定時(shí)間間隔刷新一次,，我們還得考慮一個(gè)刷新定時(shí)器,，固定時(shí)間產(chǎn)生一個(gè)刷新請(qǐng)求。

　　最后我們還需要考慮如果在讀操作的時(shí)候,，產(chǎn)生了刷新請(qǐng)求或?qū)懻?qǐng)求怎么辦呢,？寫操作的時(shí)候，產(chǎn)生了刷新請(qǐng)求或讀請(qǐng)求怎么辦,？或者在刷新操作時(shí)產(chǎn)生了讀/寫請(qǐng)求怎么辦,？

　　對(duì)于刷新請(qǐng)求的突然到來(lái)我們采取記住刷新標(biāo)志，等待當(dāng)前任務(wù)完成后進(jìn)行刷新操作,。

　　在刷新操作時(shí)讀/寫請(qǐng)求突然到來(lái),，我們也采取記住讀/寫標(biāo)志，等待當(dāng)前任務(wù)完成后進(jìn)行讀/寫操作,。

　　但是對(duì)于在讀/寫操作時(shí)外部讀/寫請(qǐng)求的到來(lái),，我們選擇了忽略這次請(qǐng)求。部分代碼如下。

　　由于視頻信號(hào)數(shù)據(jù)讀入讀出都是連續(xù)不斷的,，因此在某些時(shí)刻會(huì)導(dǎo)致讀寫的遺漏,，但一般會(huì)在SDRAM讀出寫入前加上一個(gè)FIFO進(jìn)行緩存控制數(shù)據(jù)的讀寫，當(dāng)寫FIFO中數(shù)據(jù)大于一次突發(fā)長(zhǎng)度時(shí),，使能寫信號(hào),；當(dāng)讀FIFO中數(shù)據(jù)小于突發(fā)長(zhǎng)度時(shí)，使能讀信號(hào),，就可以解決這個(gè)問(wèn)題,。

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