2.2 基于布線考慮的DDR信號分組

　　DDR控制器包括超過130個信號，并且提供直接的信號接口連接內存子系統(tǒng)。這些信號根據(jù)信號的種類可以分為不同的信號組，如表1所列。

　　其中，數(shù)據(jù)組的分組應該以每個字節(jié)通道來劃分，DM0、DQS0以及DQ0～DQ7為第1字節(jié)通道，DM1、DQS1以及DQ8～DQ15為第2字節(jié)通道，以此類推。每個字節(jié)通道內有嚴格的長度匹配關系。其他信號走線長度應按照組為單位來進行匹配，每組內信號長度差應該嚴格控制在一定范圍內。不同組的信號間雖然不像組內信號那樣要求嚴格，但不同組長度差同樣也有一定要求。具體布線要求見2.4小節(jié)。

　　2.3 信號組布線順序

　　為了確保DDR接口化，DDR的布線應該按照如下的順序進行：功率、電阻網(wǎng)絡中的pin腳交換、數(shù)據(jù)信號線布線、地址／命令信號布線、控制信號布線、時鐘信號布線、反饋信號布線。

　　數(shù)據(jù)信號組的布線優(yōu)先級是所有信號組中的，因為它工作在2倍時鐘頻率下，它的信號完整性要求是的。另外，數(shù)據(jù)信號組是所有這些信號組中占部分內存總線位寬的部分，也是主要的走線長度匹配有要求的信號組。

　　地址、命令、控制和數(shù)據(jù)信號組都與時鐘的走線有關。因此，系統(tǒng)中有效的時鐘走線長度應該滿足多種關系。設計者應該建立系統(tǒng)時序的綜合考慮，以確保所有這些關系都能夠被滿足。

　　2.4 各組信號布線長度匹配

　　時鐘信號：以地平面為參考，給整個時鐘回路的走線提供一個完整的地平面，給回路電流提供一個低阻抗的路徑。由于是差分時鐘信號，在走線前應預先設計好線寬線距，計算好差分阻抗，再按照這種約束來進行布線。所有的DDR差分時鐘信號都必須在關鍵平面上走線，盡量避免層到層的轉換。線寬和差分間距需要參考DDR控制器的實施細則，信號線的單線阻抗應控制在50～60 Ω，差分阻抗控制在100～120 Ω。時鐘信號到其他信號應保持在20 mil*以上的距離來防止對其他信號的干擾。蛇形走線的間距不應小于20 mil。串聯(lián)終端電阻RS值在15～33Ω，可選的并聯(lián)終端電阻RT值在25～68 Ω，具體設定的阻值還是應該依據(jù)信號完整性仿真的結果。

　　數(shù)據(jù)信號組：以地平面為參考，給信號回路提供完整的地平面。特征阻抗控制在50～60 Ω。線寬要求參考實施細則。與其他非DDR信號間距至少隔離20 mil。長度匹配按字節(jié)通道為單位進行設置，每字節(jié)通道內數(shù)據(jù)信號DQ、數(shù)據(jù)選通DQS和數(shù)據(jù)屏蔽信號DM長度差應控制在±25 mil內(非常重要)，不同字節(jié)通道的信號長度差應控制在1 000 mil內。與相匹配的DM和DQS串聯(lián)匹配電阻RS值為0～33 Ω，并聯(lián)匹配終端電阻RT值為25～68Ω。如果使用電阻排的方式匹配，則數(shù)據(jù)電阻排內不應有其他DDR信號。

　　地址和命令信號組：保持完整的地和電源平面。特征阻抗控制在50～60 Ω。信號線寬參考具體設計實施細則。信號組與其他非DDR信號間距至少保持在20 mil以上。組內信號應該與DDR時鐘線長度匹配，差距至少控制在25 mil內。串聯(lián)匹配電阻RS值為O～33 Ω，并聯(lián)匹配電阻RT值應該在25～68 Ω。本組內的信號不要和數(shù)據(jù)信號組在同一個電阻排內。

　　控制信號組：控制信號組的信號少，只有時鐘使能和片選兩種信號。仍需要有一個完整的地平面和電源平面作參考。串聯(lián)匹配電阻RS值為O～33 Ω，并聯(lián)匹配終端電阻RT值為25～68 Ω。為了防止串擾，本組內信號同樣也不能和數(shù)據(jù)信號在同一個電阻排內。

　　2.5 電源部分的設計分析

　　通常情況下，DDR供電電壓是2.3～2.7 V，典型值是2.5 V，工作頻率的不同可能引起正常工作電壓的不同。參考電壓VREF是1.13～1.38 V，典型值是1.25 V。VTT以VREF為參考，電壓范圍是(VREF-0.4 V)-(VREF+0.4 V)。由于VREF只是給差分接收器端提供一個直流參考電平，所以電流比較小，只有3 mA。VTT的電流由于上拉的緣故，在輸出端輸出高電平時，VTT應能流入電流；在輸出端輸出低電平時VTT電流輸出。故VTT必須能同時有流入和流出電流，電流的大小依賴于總線上同時出現(xiàn)的電位狀態(tài)，從常用的設計來看可以從2.3 A到3.2 A。

　　由于VREF電壓作為其他信號接收端的重要參考，故它的布線設計也是十分重要的。疊加在VREF電壓的串擾或噪聲能直接導致內存總線發(fā)生潛在的時序錯誤、抖動和漂移。很多電源芯片會把VREF和VTT從同一源輸出，但是由于使用的目的不同，走線也完全不同。VREF和VTT在不同平面，以免VTT產(chǎn)生的噪聲干擾VREF。而且無論是在DDR控制器端還是DDR存儲器端，VREF腳附近都應放置去耦電容，消除高頻噪聲。VREF的走線寬度應該越寬越好，為20～25 mil。

　　VTT電源應該單獨劃分一塊平面來供應電流，且放在DDR存儲器端。如果并聯(lián)終端匹配使用排阻的方式上拉，那么每個排阻都添加一個0.1 μF或0.01μF的去耦電容，這對于改善信號的完整性、提高DDR總線的穩(wěn)定性都有很好的效果。

　　結 語

　　在帶有DDR的嵌入式系統(tǒng)主板中，設計PCB難的部分莫過于DDR的走線設計。好的走線就等于有了好的信號完整性和好的時序匹配，總線在高速輸入／輸出數(shù)據(jù)過程中就不會出錯，甚至能夠有更好的抗串擾和EMC能力。DDR總線并行傳輸且速率較高，在設計過程中如果沒有按照嚴格的約束進行布線，在設備后期調試過程中，將會出現(xiàn)各種各樣異常問題，甚至是系統(tǒng)根本無法啟動。而這些問題在查找和調試中很難發(fā)現(xiàn)，以至于無法完成硬件的開發(fā)。的方法就是在設計時就充分考慮信號完整性和時序匹配的問題，在走線時就把這些規(guī)則運用進去；如果有條件，可以做一下仿真，預先驗證一下設計。這樣做出來的設計，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性才會更高。

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