国产gowin开发板GW1NR-9K的PSRAM使用说明

开发板子采用GW1NNR-LV9LQ144PC6/I5 FPGA器件。具有低功耗，瞬时启动，高安全性，低成本，方便扩展等特点。本开发板价格价格便宜，板子扩张性容易，帮助用户比较快速进入国产FPGA学习能力。

开发板集成多个GPIO接口和多个LVDS接口，电压可以从3.3，2.5，1.8，1.2V选择。用户可以选择不同电压适配不同的IO口。其中每个VCCIO也是独立供电，可以很简单改装成其他的不同bank不同电压要求。

芯片资源GW1NNR-LV9LQFP144的资源有8640的LUT4，并且还有26个18K SRAM快，2个PLL锁相环，内部自带PSRAM 64M空间，

Gowin PSRAM Memory Interface IP是一个通用的PSRAM内存接口IP，符合PSRAM标准协议。该IP包含PSRAM内存控制逻辑（Memory Controller Logic）与对应的物理层接口（Physical Interface，PHY）设计。Gowin PSRAM Memory Interace IP 为用户提供一个通用的命令接口，使其与 PSRAM 内存芯片进行互连，完成用户的访存需求。

能与标准的 PSRAM 器件接口； 
支持存储器数据路径宽度为 8、16、24、32、40、48、56 和 64 位； 
支持 x8 数据宽度的内存芯片； 
可编程突发长度 16、32、64、128； 
时钟比例为 1:2 
支持初始延时为 6； 
支持固定延时模式； 
支持电源关闭选项； 
可配置的驱动强度； 
可配置的自刷新区域； 
可配置的刷新速率； 
单通道双通道两种操作模式 IP 可选。

Gowin PSRAM Memory Interace IP 可支持的数据速率与效率为： 

最高工作数据速率 333Mbps； 
突发长度 128，带宽效率为 74%； 
突发长度 64，带宽效率为 59%； 
突发长度 32，带宽效率为 42%； 
突发长度 16，带宽效率为 26%

Gowin PSRAM Memory Interace IP 基本结构如图 4-1 所示，主要包含 Memory Controller Logic、Physical Interface 等模块。。图 4-1 中的 User Design 是 FPGA 中需要与外部 PSRAM SDRAM 芯片所连接的用户设计。图 4-1

Memory Controller Logic 是 Gowin PSRAM Interace IP 的逻辑模块，位于 User Design 与 PHY 之间。Memory Controller Logic 接收来自用户接口的命令、地址与数据，并按照一定逻辑顺序进行存储。用户发送的写、读等命令和地址在 Memory Controller Logic 中进行排序重组，组合成满足 PSRAM 协议的数据格式。同时，写数据时 Memory Controller Logic 会对数据进行重组和缓存，以满足命令和数据之间的初始延时值，读数据时，Memory Controller Logic 会对读回的数据进行采样和重组，恢复成正确数据。 PSRAM Memory Controller 主要由以下几个模块组成：CMD 单元、 WR_Data 单元、RD_Data 单元等，主要结构如图 4-2 所示。

PSRAM 必须经过读校准操作才能进行正常的写、读操作。因此上电后 PHY 会对 PSRAM 进行初始化读校准操作，初始化完成后返回初始化完成标志 init_calib，单通道 PSRAM IP 会将两颗 psram 颗粒同时初始化，而双通道 IP 则是两颗 psram 颗粒各自初始化，并将两个初始化完成信号分别送出给用户使用。

用户可通过 addr、cmd、cmd_en 等用户接口发送操作命令与地址。 

addr 为地址数据端口； 连续地址写操作时，相邻两次操作地址自加突发长度/2，连续地址读操作相同； 

cmd 为命令数据端口； 

cmd_en 为地址与命令使能信号，高电平有效； 

双通道 PSRAM IP 和单通道 PSRAM IP 的操作方式一致，但是双通道

PSRAM IP 两个通道的命令和地址是独立的，需要分别给出控制信号。在应用中，用户接口的地址总线与物理内存的 ROW、Upper Column、 Lower Column 之间存在一定的映射关系，在本设计中，按照 ROW-Upper Column-Lower Column 的顺序进行依次排列，其寻址方案如图 4-5 所示。用户在应用中，只需按照需要给出地址，不需要关心映射关系。

用户在使用 PSRAM 时，读写命令间隔需根据颗粒 tRWR 值进行计算，以 166M 时钟，颗粒使用 W955D8MBY 为例，tRWR 最小值为 36ns，即读写命令间隔需要大于 6 个时钟周期，在实际使用读写切换中，建议用户在写数据全部写入后再进行读取操作，在读数据全部读出后，再进行写操作；在用户端实际使用时两个命令（写-读/读-写/写-写/读-读）间隔需满足最小间隔周期（图 4-8 中 Tcmd 周期数），即突发长度为 16 时，命令间隔最小为 15 个时钟周期；突发长度为 32 时，命令间隔最小为 19 个时钟周期；突发长度为 64 时，命令间隔最小为 27 个时钟周期；突发长度为 128 时，命令间隔最小为 43 个时钟周期。

写数据

用户可通过用户接口 wr_data、data_mask 等端口将写数据发送给 Gowin PSRAM Memory Interface IP，写数据经过处理后会发送给 PSRAM 颗粒。 

wr_data 为写数据端口； 

data_mask 为写遮掩端口； 

写数据通道与命令通道之间存在多种时序情况，下图以突发长度为 16 为例； 

双通道 PSRAM IP 与单通道 PSRAM IP 写操作模式一致，但是双通道 PSRAM IP 两个通道的数据端口是独立的，需要分别给出写数据；