DDR4 SDRAM基础介绍

本文以美光MT40A1G16RC-062E为例，介绍DDR4 SDRAM基础知识。

一、DDR4引脚

MT40A1G16RC-062E是1Gx16，对应引脚如下：

1、数据线

1）DQ[0:15]：16位数据线。

2）UDQS_t/UDQS_c和LDQS_t/LDQS_c：2组差分数据选通，UDQS对应数据DQ[15:8]；LDQS对应数据DQ[7:0]。

3）UDM_n/LDM_n：2根数据掩码，UDM_n与DQ[15:8]关联；LDM_n与DQ[7:0]关联。数据掩码只支持x8和x16。

2、地址线

1）A[17:0] ：其中A10/AP, A12/BC_n, WE_n/A14, CAS_n/A15, RAS_n/A16可功能复用。

2）BA[1:0] ：bank地址线，bank是DDR4 SDRAM芯片内部的存储阵列，注意和rank区分。

3）BG[1:0] ：bank group地址线。

3、时钟

1）CK_t/CK_c：一组差分时钟信号。

2）CKE：时钟使能信号。

4、命令

1）CS_n：片选。

2）ACT_n：激活命令输入。

3）RAS_n/A16、CAS_n/A15、WE_n/A14：命令输入。ACT为低，RAS、CAS和WE作为行地址；ACT为高，RAS、CAS和WE作为命令。

4）PAR：校验位，使能后可以校验命令和地址线数据。

5）ODT（On-die termination）：片内终结。将端接电阻移植到芯片内部，防止CPU发出的信号不能被电路终端完全吸收，形成反射，影响后面信号。ODT应用在DQ、DM、DQS引脚。

6）ZQ：ZQ校准。

7）RESET_n：芯片复位信号。

5、电源

1）VDD：电源电压，1.2V ±0.060V。

2）VDDQ：电源电压，1.2V ±0.060V。

3）VPP：DRAM激活电压: 2.5V –0.125V/+0.250V。

4）VREFCA：控制、命令、地址线的参考电压，需要一直保持在规定电压范围内。

5）VSS/VSSQ：地。

例：

使用64bit数据线CPU，外接8G DDR4 SDRAM，连接方法如下：

1）把4片16bit DDR4 SDRAM数据线凑成一组64bit，即为1个rank。

2）CPU区分不同的组连接DQS和DM。

3）多片DDR4 SDRAM可以共用地址线、时钟、命令、电源。

二、内存大小

DDR4的内寸大小 =（Bank个数） * （2^行地址个数） * （2^列地址个数） * （数据线 / 8）

MT40A1G16RC-062E：2个Bank组，每组有4个Bank，17位行地址线，10位列地址线，16位数据线。

image.png

DDR4内存大小 =（2*4） * (2^17) * (2^10) * (16/8) = 2G （Byte）

三、时间参数

时间参数	全称	备注
tCK	Clock Time	时钟周期
tRCD	Row address to Column address Delay	行地址到列地址的延时
tRP	Row Precharge time	行预充电时间
tRAS	Row Active time	行有效至预充电的最短周期
tWR	Write Recovery time	写恢复时间
tRFC	Row Refresh Cycle time	刷新时间间隔
tRRD	Row to Row Delay	行单元到行单元的延时
tCCD	Column to Column Delay	读命令之间的时间间隔
tREF	Refresh Period	刷新周期

一般在程序启动阶段（如：Bootloader或ATF）初始化DDR。芯片厂商会提供DDR控制器初始化代码和DDR参数配置表。如果需要适配新的DDR，需要根据硬件设计和DDR芯片参数修改代码。修改内容除上面的时间参数外，还会涉及到rank，内存大小等参数。

DDR时间参数都可以在对应的芯片手册里查找，MT40A1G16RC-062E的部分时间参数如下：

image.png

注：

内存模块在嵌入式系统中至关重要，在程序调试时，除了保证基本功能和稳定性外，还要考虑高低温等环境因素。

参考：

JESD79_4 DDR4 Spec.pdf

MT40A512M16.pdf