利用Xilinx FPGA和存储器接口生成器简化存储器接口

FPGA 设计人员在满足关键时序余量的同时力争实现更高性能，在这种情况下，存储器接口的设计是一个一向构成艰难而耗时的挑战。Xilinx FPGA 提供 I/O 模块和逻辑资源，从而使接口设计变得更简单、更可靠。尽管如此，I/O 模块以及额外的逻辑还是需要由设计人员在源 RTL 代码中配置、验证、执行，并正确连接到其余的 FPGA 上，经过仔细仿真，然后在硬件中验证，以确保存储器接口系统的可靠性。

本白皮书讨论各种存储器接口控制器设计所面临的挑战和 Xilinx 的解决方案，同时也说明如何使用 Xilinx软件工具和经过硬件验证的参考设计来为您自己的应用(从低成本的 DDR SDRAM 应用到像 667 Mb/sDDR2 SDRAM 这样的更高性能接口)设计完整的存

储器接口解决方案。

存储器接口趋势和 Xilinx 解决方案

20 世纪 90 年代后期，存储器接口从单倍数据速率 (SDR) SDRAM 发展到了双倍数据速率 (DDR) SDRAM，而今天的 DDR2 SDRAM 运行速率已经达到每引脚 667 Mb/s或更高。当今的趋势显示，这些数据速率可能每四年增加一倍，到 2010 年，随着DDR3 SDRAM 的出现，很可能超过每引脚 1.2 Gb/s。见图1。

应用通常可分为两类：一类是低成本应用，降低器件成本为主要目的;另一类是高性能应用，首要目标是谋求高带宽。

运行速率低于每引脚 400 Mb/s 的 DDR SDRAM 和低端 DDR2 SDRAM 已能满足大多数低成本系统存储器的带宽需求。对于这类应用，Xilinx 提供了 Spartan-3 系列FPGA，其中包括 Spartan-3、Spartan-3E 和 Spartan-3A 器件。

高性能应用把每引脚 533 和 667 Mb/s 的 DDR2 SDRAM 这样的存储器接口带宽推到了极限;对于这类应用，Xilinx 推出了 Virtex-4 和 Virtex-5 FPGA，能够充分满足今天大多数系统的最高带宽需求。

带宽是与每引脚数据速率和数据总线宽度相关的一个因素。Spartan-3 系列、Virtex-4、Virtex-5 FPGA 提供不同的选项，从数据总线宽度小于 72 位的较小的低成本统，

到576 位宽的更大的 Virtex-5 封装(见图2)。

高于 400 Mb/s 速率的更宽总线使得芯片到芯片的接口愈益难以开发，因为需要更大的封装、更好的电源和接地-信号比率。Virtex-4 和 Virtex-5 FPGA 的开发使用了先进的稀疏锯齿形 (Sparse ChevrON) 封装技术，能提供优良的信号-电源和接地引脚比率。每个 I/O 引脚周围都有足够的电源和接地引脚和板，以确保良好的屏蔽，使由同步交换输出 (SSO) 所造成的串扰噪音降到最低。