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メモリ インターフェイスのデバッグテクニック4 –サンプルデザインのインプリメンテーション

kshimizu
Xilinx Employee
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概要:

本ブログは、Memory Interface Generator(MIG) をインプリメンテーションするための PCB 設計のガイドラインについて説明します。具体的には、サンプルデザインの動作確認の方法について説明します。

 

 

メモリ インターフェイスの開発フロー:

評価、設計の段階に応じて行うべき開発手順をわけることができます。この記事ではPCB設計の中のサンプルデザインインプリメンテーションに該当します。

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今までのブログも参考にしてください。

 

 

サンプルデザインのインプリメンテーション:

PCB基板完成後に、MIGのサンプルデザインのみをインプリメンテーションして動作確認を行います。ユーザ回路を省くことにより、ユーザ起因の不具合を省くことが目的です。

  • サンプルデザインの作成方法は、メモリ インターフェイスのデバッグ テクニック2 – MIG サンプル デザインの生成 に記載されていますので参照してください。PCBの配線設計前にサンプルデザインでビットストリームを生成できることを確認しています。このビットストリームを使用して完成したPCB基板にサンプルデザインをインプリメンテーションします。
  • MIGsys_rstがアサートされるとキャリブレーションを開始します。キャリブレーションが正常に実施された場合は、init_calib_done信号をHighにアサートします。キャリブレーションの成功可否に関する信号であるため、必ず観測できるようにしてください。可能な限り複数枚のPCB基板で確認して、状況把握することを推奨します。

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  • MIGのサンプルデザインには、アドバンスド トラフィックジェネレータを接続することができます。PRBSHammerwalkingパターンを選択してPCB基板の評価をできます。詳細および手順はPG150(英語日本語)Section VIIに記載がありますので、参照してください。

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 電源確認:

  • MIG PCB ガイドラインは、UltraScale アーキテクチャ PCB デザイン(UG583 : 英語版日本語版) に記載されています。厳密に満たすように設計してください。メモリ インターフェイスのデバッグ テクニック3 – PCB ガイドラインも参照してください。
  • VCCINTVCCAUXVCCOVrefVddを測定し、規定を満たしていることを確認してください。上書きモードによるノイズレベル評価、閾値値トリガーによるイベント評価方法があります。
  • 電源測定のタイミングは、以下の3つの場合があります。製品段階では、3.ユーザ回路を含んだデザインで電源測定を実施するようにしてください。
    1. サンプルデザインのキャリブレーション中の電源測定
    2. サンプルデザインのトラフィックジェネレータ実行中の電源測定
    3. ユーザ回路を含んだデザインでの電源測定

 

 

システムクロックの信号品質の確認

  • sys_clkの入力 ク ロ ッ ク周期ジ ッ ター ≤ 50ps Peak-to-Peak 値であることを確認してください。
  • 入力クロックは、MMCMに接続されます。デューティサイクル等は、各FPGAデバイスのDC特定およびACスイッチ特性のMMCMスイッチ特性を参照してください。Kintex UltraScaleの場合は、DS892MMCM Switching Characteristicsに該当します。

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信号品質の確認

メモリ インターフェイスのデバッグ テクニック3 PCB ガイドラインに記載している通り、PCB基板設計の時に、メモリインターフェイスの信号品質を確認できるように設計をしています。

  • 制御信号とメモリクロック間の測定
    • 制御信号の振幅およびセットアップタイム / ホールドタイムの確認をします。
  • ストローブ信号とデータ間の測定
    • データ信号の振幅、データとDQSの位相関係を確認します。
    • ストローブ信号の振幅、反射を確認します。
  • IBISシミュレーションと実機測定の結果を比較して、予測どおりの値になっていることを確認してください。

 

 

XSDBマージン確認:

  • MIG IPには、XSDBデバッグサポートが含まれます。MIG IPはキャリブレーション、コンフィグレーションやデータウィンドウに関する情報を内部ブロックRAMに格納します。XSDBを使用すると、それらの情報をブロックRAMから読み出して重要な統計情報を出力することができます。

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  • MIGのキャリブレーションが完了すると、XSDBでマージンを確認することができます。一般的な目安として、安定したシステムではUIサイズの30%以上のウィンドウサイズを確保することを推奨しています。

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