SDRAM在任意波形發(fā)生器中的應(yīng)用

1、SDRAM在任意波形發(fā)生器中的應(yīng)用            摘要：隨著任意波形發(fā)生器工作頻率的不斷提高，為了精確表達(dá)復(fù)雜信號，使用作為波形存儲體已不能滿足容量上的要求。介紹了一種基于的設(shè)計(jì)方案，能有效解決這一問題。文中重點(diǎn)討論了一種簡化控制器的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：任意波 同步動(dòng)態(tài)存儲器 可編程邏輯器件任意波形發(fā)生器在雷達(dá)、通信領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，但目前任意波形發(fā)生器大多使用靜態(tài)存儲器。這使得在任意波形發(fā)生器工作頻率不斷提高的情況下，波形的存儲深度很難做得很大，從而不能精確地表達(dá)

2、復(fù)雜信號。本文介紹的基于動(dòng)態(tài)存儲器（）的設(shè)計(jì)能有效解決這一問題，并詳細(xì)討論了一種簡化控制器的設(shè)計(jì)方法。 任意波形發(fā)生器的總體方案工作頻率、分辨率和存儲長度是任意波形發(fā)生器最關(guān)鍵的三個(gè)性能參數(shù)。高的工作頻率意味著高的輸出信號頻率和帶寬，高的分辨率通常意味著高的信噪比，而存儲長度決定了信號的精確程度。下面介紹的方案是筆者實(shí)際開發(fā)的一款任意波形發(fā)生器卡（如圖所示），它的工作頻率為，分辨率為位，存儲長度為字，現(xiàn)已得到了廣泛地應(yīng)用。該電路主要有兩種工作狀態(tài)：寫數(shù)據(jù)狀態(tài)和讀數(shù)據(jù)狀態(tài)。下面簡單描述其工作過程。寫數(shù)據(jù)狀態(tài)：根據(jù)所要設(shè)計(jì)的波形計(jì)算波形數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成位的無符號數(shù)；打開總線開關(guān)，屏蔽操作，在控制器的

3、配合下，將波形數(shù)據(jù)通過接口電路交替寫入和中，即中依次存放數(shù)據(jù),；中依次存放數(shù)據(jù),（如表所示）。表1 SDRAM中的數(shù)據(jù)存放格式地址SDRAM1SDRAM20D0D11D2D32D4D5讀數(shù)據(jù)狀態(tài)：開啟通道，關(guān)閉總線開關(guān)以斷開與之間的數(shù)據(jù)連接；在控制器的控制下，將中的數(shù)據(jù)同時(shí)（并行）讀出；經(jīng)過的緩沖得到連續(xù)的數(shù)據(jù)流，再經(jīng)位向位的并串轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)速率提升倍后，供給進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，即可得到所編輯的信號。圖中用兩片并行工作，是因單片不可能提供的數(shù)據(jù)流。實(shí)際使用的器件是，工作時(shí)鐘為。緩存的輸出數(shù)據(jù)，將突發(fā)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成連續(xù)數(shù)據(jù)流，使得在處于刷新狀態(tài)時(shí)，仍能維持正常的數(shù)據(jù)輸出。實(shí)際使用的器件是兩片并行工作的，

4、寫入時(shí)鐘為，讀出時(shí)鐘為。并串轉(zhuǎn)換的作用是提升數(shù)據(jù)的速率，在器件內(nèi)部完成，筆者采用具有良好動(dòng)態(tài)性能的。及控制接口是一個(gè)基于的設(shè)備，可改進(jìn)為設(shè)備；時(shí)鐘電路用來產(chǎn)生和的同步時(shí)鐘。下面重點(diǎn)研究控制器的設(shè)計(jì)，它是本系統(tǒng)的主要特色之一。 控制器的設(shè)計(jì) 的主要特點(diǎn)與靜態(tài)存儲器（）相比，的容量大（通常是幾倍至幾十倍的關(guān)系）；與 或相比，它的控制又相對簡單，因而它依然是大容量存儲器工程項(xiàng)目的良好選擇。下面描述的幾個(gè)重要基本概念反映了它的主要特點(diǎn)。行列地址：的地址是行列復(fù)用的，此舉有效減少了芯片的引腳。預(yù)充電：讀寫操作只對預(yù)充電過的行有效。也就是說，在數(shù)據(jù)讀寫操作跨行時(shí)，需要先進(jìn)行至少一次的預(yù)充電操作。自動(dòng)刷新：

5、眾所周知，只要是動(dòng)態(tài)，就存在刷新問題，也不例外。通常每隔需要將所有存儲單元刷新一遍。自刷新：當(dāng)需要保留芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)，而暫時(shí)又不需要操作時(shí)，可以設(shè)置芯片進(jìn)入自刷新狀態(tài)。工作模式寄存器：控制工作方式的寄存器。 的狀態(tài)流程的完整狀態(tài)機(jī)由個(gè)狀態(tài)構(gòu)成，且狀態(tài)轉(zhuǎn)移是非隨機(jī)的（如圖所示）。正是如此眾多的狀態(tài)及其復(fù)雜的轉(zhuǎn)換關(guān)系，導(dǎo)致的控制較為復(fù)雜。需要特別說明的是，的狀態(tài)轉(zhuǎn)移有自動(dòng)轉(zhuǎn)移與人工轉(zhuǎn)移之分（圖中以粗細(xì)箭頭加以區(qū)別）。自動(dòng)轉(zhuǎn)移在當(dāng)前狀態(tài)結(jié)束后立即進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)；而人工轉(zhuǎn)移在當(dāng)前狀態(tài)結(jié)束后即停留在當(dāng)前狀態(tài)，只有一條當(dāng)前狀態(tài)允許的命令才能進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)?？梢韵胂?，自行設(shè)計(jì)如此復(fù)雜的控制流程絕非易事。值得慶

6、幸的是，在大多數(shù)應(yīng)用中并不需要完備的狀態(tài)機(jī)。下面討論一種簡化的狀態(tài)機(jī)。 簡化的狀態(tài)流程根據(jù)任意波形發(fā)生器的特點(diǎn)，對的功能進(jìn)行了以下簡化：（）省略隨機(jī)存取功能，固定為順序讀寫；（）省略待機(jī)、自刷新、普通讀寫功能；（）省略所有的掛起功能；（）工作模式固定為突發(fā)式讀、單個(gè)式寫；（）數(shù)據(jù)延時(shí)固定為個(gè)時(shí)鐘周期；（）刷新模式只使用自動(dòng)刷新方式，器件空閑時(shí)即處于連續(xù)的自動(dòng)刷新狀態(tài)；（）器件僅在上電后進(jìn)行一次初始化，不能改變工作模式；（）突發(fā)方式固定為順序方式，突發(fā)長度固定為整頁；（）只使用帶預(yù)充電的讀寫指令；在每次讀寫操作完成后，即啟動(dòng)一個(gè)自動(dòng)刷新周期。經(jīng)過以上簡化的狀態(tài)機(jī)如圖所示。 控制器的實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)上述簡化的控制功能，采用一片公司生產(chǎn)的器件。圖是任意波形發(fā)生器控制流示意圖。由于具體編程要涉及許多細(xì)節(jié)問題，在此不做贅述，其主要功能如下：（）通過總線，實(shí)現(xiàn)與的接口，接收波形數(shù)據(jù)和讀命令；（）上電自動(dòng)初始化；（）生成位（字存儲器空間）的線性地址，并按行列復(fù)用的方式輸出；（）生成的控制信號，完成讀、寫和自動(dòng)刷新功能；（）控制，以解決刷新和波形長度不是頁長度的倍數(shù)問題。雖然完全應(yīng)用確實(shí)比較復(fù)雜，但只