【13期】 逻辑分析仪在SDRAM开发中的应用.pdf

逻辑分析仪─从入门到精通讲座(13) 逻辑分析仪在SDRAM 开发中的应用 1. 引言 在嵌入式系统中，经常要用到大容量的随机存储器（RAM ）来运行程序或存储数据， SDRAM （Synchronous DRAM，同步动态随机存储器）即是其中之一，凭借着低廉的价格、 大容量、与系统总线速率同步等优势，应用非常广泛，特别适用于图像处理、高速数据采集 等场合。由于 SDRAM 的操作时序相对比较复杂，接口不能直接与大部分微处理器的存储 器接口相连接，需要在其间插入控制器实现桥接功能（若与 FPGA 连接则需在内部加入 SDRAM 控制器IP ），容易出现问题；因此在嵌入式系统中SDRAM 或SDRAM IP 核的调试 过程中，使用分析工具对 SDRAM 的时序进行测试分析对于问题的发现、提高产品设计进 度是很有帮助的。鉴于 SDRAM 的信号线比较多，而且是同步操作，所以选择逻辑分析仪 （状态分析仪）来测量是最适合的。下面将通过一个简单的例子来介绍如何使用逻辑分析仪 测量SDRAM。 2. 硬件平台介绍 被测系统为一FPGA 开发平台，SDRAM 用来运行片上系统（SOPC ）的程序，测量时 需将SDRAM 的信号线引出来（注意引线不能太长，最好等长），以便于接逻辑分析仪的探 针，如图 1 所示。由于SDRAM 的信号线比较多，因此在设计PCB 阶段要考虑留测试端口， 这样可以方便测试。 图 1 测试平台 在本系统中SDRAM 的时钟运行频率为100MHz，由于采用同步采样，且SDRAM 时钟 频率高，因此需要高测量带宽、大储深度的逻辑分析仪，这里采用的是广州致远电子有限公 司LAB6000 系列的逻辑分析仪LAB6052，其状态采样带宽及存储深度足以满足SDRAM 的 测量。 3. 建立应用平台 1 / 4 这里将建立一个简单的 SOPC 应用平台，用于介绍逻辑分析仪在 SDRAM 测量中的应 用。典型的SOPC 系统框架如图 2 所示，SDRAM 通过FPGA 内部的SDRAM 控制器桥接， 再与其它主设备连接。我们要测试的就是SDRAM 控制器与SDRAM 芯片之间的数据通路。 为了便于测试，这里建立一个只包含JTAG 主端口桥和SDRAM 控制器的系统，这样我们就 可以通过JTAG 接口来控制SDRAM 进行读写操作。 图 2 SDRAM 在系统中的组成关系 控制程序由TCL 语言实现，通过上位机控制平台及下载线与JTAG 接口连接，实现对 SDRAM 的读写控制。操作过程是往SDRAM 连续写入8 个32 位的数据，然后再读出来显 示，程序如程序清单 1 所示。在操作的过程中启动逻辑分析仪进行数据采集，便可将采样 回来的数据与读写控制的数据进行同步对比分析。 程序清单 1 SDRAM 控制程序 4. 逻辑分析仪测量应用 测量SDRAM 需要的信号有CLK、CKE、WEn 、CASn、RASn、CSn、DQMH 、DQML、 ADDR 、BANK、和DATA 。因为信号线比较多，所以在测量过程中DATA 的高8 位没有接 （不影响分析）。其中CSn、RASn 、CASn 和WEn 为命令控制信号，可归列为一条测量总 线（命名为COMMAND ），便于实现命令触发。逻辑分析仪的采样模式设置为同步采样（状 态采样），采样时钟选择CLK 。将逻辑分析仪的测量探针连接好并在软件上设置好采样通 道便可以进行采样。 在采样之前先简单介绍SDRAM 的控制命令，如表 1所列，表中命令值为CSn、RASn 、 CASn 和WEn 的集合（当连线顺序改变时，命令值也要跟着变），命令值在逻辑分析仪采 样时做命令触发很有帮助。 表 1 SDRAM 控制命令 2 / 4 命令 命令值 CSn RASn CASn WEn ADDR