SDRAM（3）：刷新和仲裁

　　初始化完成后，我们就可以对 SDRAM 进行其他的操作了，首先需要设计的是刷新和仲裁模块。

一、SDRAM工作原理和仲裁实现

　　SDRAM 内部有自己的工作状态机，如下所示。其中粗线表示自动跳转，细线表示要满足某些条件后才跳转。

　　这个状态机非常复杂，但我们如果只是简单应用 SDRAM 则不需要实现里面所有操作。上电 POWER ON后，我们进行了初始化，实际上就是进行了预充电 Precharge，状态机到了 IDLE，又给了两次 Auto Refresh，此时状态机饶一圈又到 IDLE，然后给了一次 LMR 记载模式寄存器，之后状态机自动回到 IDLE。也就是说，经过上电和出似乎还后我们停在了 IDLE这，IDLE右边的 Self Refsh 和 Power Down 不用理会。后面 SDRAM 正常工作需要考虑的操作是：1、自动刷新；2：写操作；3：读操作。这三个操作靠仲裁来实现，此外需要注意优先级：自动刷新 > 写操作 > 读操作。由此我们设计代码时可以另写一个适合我们的仲裁状态机：

　　当刷新的时间到了之后，刷新模块向仲裁发起刷新请求，然后仲裁根据 SDRAM 当前所处状态判断是否允许 SDRAM 进行刷新，如果可以则向刷新模块给出刷新使能信号 aref_en；当刷新模块对 SDRAM 进行刷新完毕后，再向仲裁给出刷新结束标志 aref_end。仲裁状态机直接在 SDRAM_top 顶层文件书写即可，注意一下优先级的设置，另外写操作和读操作还没有设计，可以先空着。

二、SDRAM刷新

1、刷新原理

　　关于 SDRAM 刷新，数据手册是这样说的：

　　解读一下：

　　① SDRAM 必须在 64ms 内需要刷新 4096 次（不同芯片次数不同），SDRAM 需要不断的刷新，来保证其内部的电量来达到保存数据不丢失的作用，SDRAM 内部的电容能保持电量的最长时间是 64ms，即SDRAM保存数据不丢失的时间是 64ms。

　　② SDRAM刷新是所有 Bank 同时一行一行的刷新，SDRAM 内部有行计数器，在刷新完第0行时，会自动计数到第1行。假如0时刻刷新完第0行，那到第二次刷新第0行时要求在64ms里，而我们的行地址有12根地址线A11-A0：12‘b1111_1111_1111 = 4095，共4096行，即在64ms里面需要把4096行刷新。

　　③ 两次刷新之间的间隔是 64000us/4096 = 15.625us，本次设计取 15us。

2、刷新时序

　　从 SDRAM 数据手册上可知，实现 AUTO-REFRESH 就一个步骤：给出一个命令：Auto Refresh，然后等待时间 tRC，之后 SDRAM 刷新结束。

　　这张图让很多人引起误解，第一点：图中很多指令其实是不用管的。开头的 PRECHARGE 命令在初始化、写、读的模块本身里面已经产生，这里不用再给。第二点：图中看似标出了两个 Auto Refresh 命令，但这两个命令中间是有省略符“~~”的，它的意思是中间很多个的 Auto Refresh 命令，即产生多次刷新，而我们设计一次的刷新只需要给一个 Auto Refresh 命令即可。第三点：后面的 ACTIVE 命令是为了接后面的其他操作的，并不是刷新操作本身需要的。

　　由此我们可以得出刷新模块的设计时序：