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使用SystemSI进行DDR3信号仿真和时序分析实例

SystemSI是Cadence Allegro的一款系统级信号完整性仿真工具，它集成了 Sigrity强大的 电路板、封装等互连模型及电源分布网络模型的提取功能。目前SystemSI提供并行总线分析 和串行通道分析两大主要功能模块，本章介绍其中的并行总线分析模块，本书第5章介绍串 行通道分析模块。

SystemSI并行总线分析(Parallel Bus Analysis)模块支持IBIS和HSPICE晶体管模型， 支持传输线模型、S参数模型和通用SPICE模型，支持非理想电源地的仿真分析。它拥有强 大的眼图、信号质量、信号延时测量功能和详尽的时序分析能力，并配以完整的测量分析报 告供阅读和存档。下面我们结合一个具体的DDR3仿真实例，介绍SystemSI的仿真和时序分 析方法。本实例中的关键器件包括CPU、4个DDR3 SDRAM芯片和电源模块， DDR3一致性测试期间是否会影响计算机性能？HDMI测试DDR3测试修理

DDR3（Double Data Rate 3）是一种常见的动态随机存取存储器（DRAM）标准，它定义了数据传输和操作时的时序要求。以下是DDR3规范中常见的时序要求：

初始时序（Initialization Timing）tRFC：内存行刷新周期，表示在关闭时需要等待多久才能开启并访问一个新的内存行。tRP/tRCD/tRA：行预充电时间、行开放时间和行访问时间，分别表示在执行读或写操作之前需要预充电的短时间、行打开后需要等待的短时间以及行访问的持续时间。tWR：写入恢复时间，表示每次写操作之间小需要等待的时间。数据传输时序（Data Transfer Timing）tDQSS：数据到期间延迟，表示内存控制器在发出命令后应该等待多长时间直到数据可用。tDQSCK：数据到时钟延迟，表示从数据到达内存控制器到时钟信号的延迟。tWTR/tRTW：不同内存模块之间传输数据所需的小时间，包括列之间的转换和行之间的转换。tCL：CAS延迟，即列访问延迟，表示从命令到读或写操作的有效数据出现之间的延迟。刷新时序（Refresh Timing）tRFC：内存行刷新周期，表示多少时间需要刷新一次内存行。 HDMI测试DDR3测试修理DDR3一致性测试是否对不同厂商的内存模块有效？

使用了一个 DDR 的设计实例，来讲解如何规划并设计一个 DDR 存储系统，包括从系统性能分析，资料准备和整理，仿真模型的验证和使用，布局布线约束规则的生成和复用，一直到的 PCB 布线完成，一整套设计方法和流程。其目的是帮助读者掌握 DDR 系统的设计思路和方法。随着技术的发展，DDR 技术本身也有了很大的改变，DDR 和 DDR2 基本上已经被市场淘汰，而 DDR3 是目前存储系统的主流技术。

并且，随着设计水平的提高和 DDR 技术的普及，大多数工程师都已经对如何设计一个 DDR 系统不再陌生，基本上按照通用的 DDR 设计规范或者参考案例，在系统不是很复杂的情况下，都能够一次成功设计出可以「运行」的 DDR 系统，DDR 系统的布线不再是障碍。但是，随着 DDR3 通信速率的大幅度提升，又给 DDR3 的设计者带来了另外一个难题，那就是系统时序不稳定。因此，基于这样的现状，在本书的这个章节中，着重介绍 DDR 系统体系的发展变化，以及 DDR3 系统的仿真技术，也就是说，在布线不再是 DDR3 系统设计难题的情况下，如何通过布线后仿真，验证并保证 DDR3 系统的稳定性是更加值得关注的问题。

有其特殊含义的，也是DDR体系结构的具体体现。而遗憾的是，在笔者接触过的很多高速电路设计人员中，很多人还不能够说清楚这两个图的含义。在数据写入(Write)时序图中，所有信号都是DDR控制器输出的，而DQS和DQ信号相差90°相位，因此DDR芯片才能够在DQS信号的控制下，对DQ和DM信号进行双沿采样:而在数据读出(Read)时序图中，所有信号是DDR芯片输出的，并且DQ和DQS信号是同步的，都是和时钟沿对齐的!这时候为了要实现对DQ信号的双沿采样，DDR控制器就需要自己去调整DQS和DQ信号之间的相位延时!!!这也就是DDR系统中比较难以实现的地方。DDR规范这样做的原因很简单，是要把逻辑设计的复杂性留在控制器一端，从而使得外设(DDR存储心片)的设计变得简单而廉价。因此，对于DDR系统设计而言，信号完整性仿真和分析的大部分工作，实质上就是要保证这两个时序图的正确性。是否可以通过调整时序设置来解决一致性问题？

 如果模型文件放在其他目录下，则可以选择菜单Analyze-Model Browser..,在界面里面单击 Set Search Path按钮，然后在弹出的界面里添加模型文件所在的目录。

选择菜单Analyze —Model Assignment..,在弹出的模型设置界面中找到U100 (Controller)来设置模型。

在模型设置界面中选中U100后，单击Find Model...按钮，在弹出来的界面中删除 工具自认的模型名BGA1295-40,将其用“*”取代，再单击空白处或按下Tab键，在列岀的 模型文件中选中。

单击Load按钮，加载模型。

加载模型后，选择文件下的Controller器件模型，然后单击Assign 按钮，将这个器件模型赋置给U100器件。 是否可以通过重新插拔DDR3内存模块解决一致性问题？HDMI测试DDR3测试修理

DDR3一致性测试是否适用于双通道或四通道内存配置？HDMI测试DDR3测试修理

DDRx接口信号的时序关系

DDR3的时序要求大体上和DDR2类似，作为源同步系统，主要有3组时序设计要求。 一组是DQ和DQS的等长关系，也就是数据和选通信号的时序；一组是CLK和ADDR/CMD/ CTRL的等长关系，也就是时钟和地址控制总线的关系；一组是CLK和DQS的关系， 也就是时钟和选通信号的关系。其中数据和选通信号的时序关系又分为读周期和写周期两个 方向的时序关系。

要注意各组时序的严格程度是不一样的，作为同组的数据和选通信号，需要非常严格的 等长关系。Intel或者一些大芯片厂家，对DQ组的等长关系经常在土25mil以内，在高速的 DDR3设计时，甚至会要求在±5mil以内。相对来说地址控制和时钟组的时序关系会相对宽松 一些，常见的可能有几百mil。同时要留意DQS和CLK的关系，在绝大多数的DDR设计里 是松散的时序关系，DDR3进行Fly-by设计后更是降低了 DQS和CLK之间的时序控制要求。 HDMI测试DDR3测试修理