在PCB設(shè)計(jì)中使用SDRAM與DDR RAM

嵌入式計(jì)算機(jī)、視覺(jué)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集模塊等都需要一些內(nèi)存，無(wú)論是閃存芯片還是RAM模塊。通常情況下，閃存芯片或小型eMMC模塊不會(huì)用于臨時(shí)存儲(chǔ)，因?yàn)樵O(shè)備需要不斷重寫(xiě)。相反，如果您碰巧需要一個(gè)易失性（即臨時(shí)的）內(nèi)存解決方案，您可以選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)RAM（SRAM或DRAM）。在這兩種類(lèi)型的ram中，有異步和同步兩種類(lèi)型，其中同步型通常用于現(xiàn)代高速電子設(shè)備中。

SDRAM是這些標(biāo)準(zhǔn)的、低速/低容量選項(xiàng)之一，可用于無(wú)外部板的板載存儲(chǔ)器。沒(méi)有使用過(guò)RAM模塊的設(shè)計(jì)師們可能會(huì)想到大型DDR RAM棒，就像你在臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦上安裝的那樣。取而代之的是，單個(gè)RAM芯片可以安裝在一塊板上，而且它們不需要是典型的SODIMM棒上的那種高速、大容量RAM IC。如果您需要決定在您的電路板中使用哪種類(lèi)型的內(nèi)存，請(qǐng)繼續(xù)閱讀SDRAM與DDR內(nèi)存模塊的一些基本設(shè)計(jì)指南。

SDRAM（synchronous dynamic RAM，同步動(dòng)態(tài)RAM）模塊是現(xiàn)代電子技術(shù)中使用的標(biāo)準(zhǔn)RAM模塊。在比較SDRAM和DDR時(shí)，需要注意的是DDR是SDRAM的一種，最早的ddrsdram芯片是1997年由三星發(fā)布的。從那時(shí)起，新一代的解甲歸田產(chǎn)生了，內(nèi)存容量也提高了。不過(guò)，以單數(shù)據(jù)速率運(yùn)行的SDRAM模塊并沒(méi)有消失。從這里開(kāi)始，每當(dāng)我提到“SDRAM”，只要知道我指的是單數(shù)據(jù)速率版本，而不是DDR。

下表比較了SDRAM和DDR的一些基本操作參數(shù)。從這個(gè)表中我們可以看出，除了時(shí)鐘速率和容量外，這兩種類(lèi)型的存儲(chǔ)器具有相似的功能。

一般來(lái)說(shuō)，DDR中較高的時(shí)鐘速率，以及DDR每個(gè)時(shí)鐘周期傳輸2倍數(shù)據(jù)的事實(shí)，意味著DDR模塊比單數(shù)據(jù)速率SDRAM快得多。這兩種類(lèi)型的RAM都有同步接口，這意味著它們使用源同步時(shí)鐘來(lái)觸發(fā)來(lái)自內(nèi)存模塊的數(shù)據(jù)傳輸。這需要在總線上強(qiáng)制執(zhí)行長(zhǎng)度調(diào)整，以便

上面列出的DDR編號(hào)是用于DDR4模塊的；DDR3和更早的版本將有更低的規(guī)格，以及更低的成本。DDR5正在將上表中的限制提高到更高的時(shí)鐘頻率（3200 MHz）和數(shù)據(jù)速率（每個(gè)模塊高達(dá)6400 MT/s），最新的消費(fèi)和服務(wù)器產(chǎn)品將于2021年晚些時(shí)候推出。所有這些都引出了一個(gè)問(wèn)題：如果DDR具有更高的容量和數(shù)據(jù)傳輸速率，為什么不在每個(gè)需要易失性內(nèi)存的系統(tǒng)中使用DDR？

對(duì)于某些系統(tǒng)，使用板載DDR模塊或通過(guò)邊緣連接器訪問(wèn)DDR棒都是過(guò)火了。除非在嵌入式設(shè)備上運(yùn)行完整的操作系統(tǒng)或多個(gè)應(yīng)用程序，否則不需要那么多的RAM。這并不意味著小型嵌入式系統(tǒng)不需要大量?jī)?nèi)存。通常，所需的內(nèi)存是非易失性的，可以通過(guò)閃存芯片、SD卡或eMMC模塊提供。

以下是您可能希望在嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)中使用SDRAM模塊而不是完整DDR模塊的一些主要原因：

• 與MCU的接口：我還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)一個(gè)可以連接到DDR模塊的MCU；你至少需要一個(gè)微處理器或一個(gè)FPGA。然而，一些更強(qiáng)大的mcu可以通過(guò)內(nèi)部控制器訪問(wèn)大量的易失性內(nèi)存。這個(gè)STM32F7系列MCU是一個(gè)非常流行的例子；它的內(nèi)部靈活內(nèi)存控制器（FMC）可以用來(lái)訪問(wèn)大約100兆赫的SDRAM。

• 低成本：在需要大量?jī)?nèi)存的嵌入式系統(tǒng)中，例如執(zhí)行嵌入式推理任務(wù)的具有ML能力的小型系統(tǒng)，系統(tǒng)可能需要大量?jī)?nèi)存，這些內(nèi)存可以由RAM模塊提供。由于這類(lèi)系統(tǒng)的部署預(yù)計(jì)只會(huì)增加，所以當(dāng)SDRAM芯片可以完成這項(xiàng)工作時(shí)，使用昂貴的DDR模塊是沒(méi)有意義的。

• 更容易布線：由于SDRAM芯片運(yùn)行速度稍慢，信號(hào)上升時(shí)間較慢，所以長(zhǎng)度匹配要求就容易得多。一定要對(duì)這些限制進(jìn)行編碼在你的設(shè)計(jì)規(guī)則里

• 減少串?dāng)_：任何高速數(shù)字協(xié)議，包括DDR4與其他總線內(nèi)部的一些總線接口會(huì)有串?dāng)_。低速運(yùn)行的好處在于總線中信號(hào)之間的串?dāng)_不那么強(qiáng)烈。

• 相同的總線拓?fù)洌?/span>SDRAM和DDR使用相同類(lèi)型的總線，這意味著它們具有相同的信號(hào)集，并且信號(hào)具有相同的含義。如果你知道如何路由一個(gè)單數(shù)據(jù)速率SDRAM接口，那么你就知道了如何更快地使用DDR接口。

這些蛇形部分用于SDRAM和更快的DDR接口中的并行總線的長(zhǎng)度匹配。

不是每一個(gè)系統(tǒng)都需要一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)速率SDRAM模塊，但它們肯定更容易與基于微控制器構(gòu)建的流行嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)一起使用。如果您正在設(shè)計(jì)一個(gè)定制的單板計(jì)算機(jī)或主板，并且您的系統(tǒng)需要高內(nèi)存，那么就咬緊牙關(guān)，使用一個(gè)或多個(gè)DDR模塊。如果你從來(lái)沒(méi)有使用過(guò)現(xiàn)代的DDR模塊，你仍然可以低到DDR2，而且與典型的SDRAM模塊相比，你的系統(tǒng)將有足夠的內(nèi)存。

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