Das Debuggen und Verifizieren der DDR-DRAM-Speicherschnittstelle in einem Systemdesign kann mit Herausforderungen verbunden sein. Der Zone Trigger des R&S®RTP High-Performance-Oszilloskops eignet sich ideal für die READ-/WRITE-Trennung als Grundlage für die Analyse der Signalintegrität.
R&S®RTP High-Performance-Oszilloskop mit modularen Hochgeschwindigkeits-Tastköpfen, die für das Signalintegritäts-Debugging und die Verifizierung an eine DDR-Speicherschnittstelle angeschlossen sind
Ihre Anforderung
Die Integration einer DDR-Speicherschnittstelle wird mit zunehmender Datenrate und Designdichte schwieriger. Für einen zuverlässigen Datenaustausch zwischen dem Controller und dem DDR-DRAM-Speicher müssen Entwickler eine adäquate Signalintegrität sicherstellen.
Das Oszilloskop ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Verifizierung der Signalintegrität und Ermittlung von Fehlerquellen. Das DQ- und DQS-Signal (Data/Data Strobe) sind bidirektional und stellen daher eine echte Herausforderung dar. Insbesondere ist bei DQ- und DQS-Signalen die Unterscheidung zwischen READ- (Speicher sendet Daten an den Prozessor) und WRITE-Bursts (Prozessor sendet Daten an den Speicher) schwierig. Die Signalintegritätsanalyse erfordert eine separate Verarbeitung von READ-/WRITE-Signalen.
DDR4-Signale: DQ (C2: grün) und DQS (C3: orange) mit READ- und WRITE-Bursts. In diesem Beispiel ist eine visuelle Unterscheidung zwischen READ/WRITE-Bursts anhand der Amplitude möglich. (R: READ; W: WRITE)
Lösung von Rohde & Schwarz
Beispielkonfiguration
In unserem Beispiel verwendet ein PC-System DDR4 DRAM DIMM. Der Datentransfer wird mit der Speichertestsoftware MemTest86 stimuliert – der RANDOM-Testmodus gibt eine gute Mischung aus READ/WRITE-Bursts aus. Zum Testen werden Hochgeschwindigkeits-Tastköpfe in der Regel an das Taktsignal und an ausgewählte DQ-Signale mit ihren entsprechenden DQS-Signalen sowie an Befehls-/Adresssignale wie CS gelötet.
Zone 1 mit ausgeschlossener Intersektion am DQS-Signal fokussiert die Erfassung auf den Beginn von READ-
und WRITE-Bursts ohne vorhergehende Aktivität.
Zonentrigger
Oszilloskope von Rohde & Schwarz verfügen über einen Zone Trigger, mit dem Bereiche im Messkurvendiagramm definiert werden können, die geschnitten werden MÜSSEN oder NICHT geschnitten werden dürfen, damit eine Signalerfassung ausgelöst wird. Solche Zonen können verwendet werden, um die Signalerfassung auf bestimmte Signaleigenschaften zu fokussieren.
Der Prozess kann auf das DQS-Signal angewendet werden, um zum Testen der DDR-Schnittstelle auf die verschiedenen Präambelmodi oder Signalamplituden von READ/WRITE-Bursts zu fokussieren.
Der Zone Trigger arbeitet immer in Kombination mit einem Standard-Trigger-Ereignis wie EDGE oder Pulsbreite. Im folgenden Beispiel wird ein Flankentrigger (EDGE) auf das DQS-Signal angewendet, während eine erste Zone (ausgeschlossene Intersektion) die Fokussierung auf den Beginn von Signal-Bursts ermöglicht. Bei Überlagerung der DQ-Signale (aktiviertes Nachleuchten) wird deutlich, dass sowohl READ als auch WRITE erfasst wurden. Die Flanken des DQ-Signals sind bei READ-Bursts an den Flanken des DQS-Signals und bei WRITE-Bursts mittig ausgerichtet.
Zone 2 mit ausgeschlossener Intersektion begrenzt die Amplitude, um READ-Signale von der Erfassung auszuschließen. Zone 3 begrenzt die Burst-Länge auf 8 Bit.
Durch zusätzliche Zonen kann auf spezielle Signaleigenschaften fokussiert werden, um zwischen READ- und WRITE-Bursts zu unterscheiden. Bei Tastköpfen, die nahe am Speicherbaustein angeschlossen sind, verringert sich die Signalamplitude von WRITE-Bursts häufig aufgrund der Übertragungsdämpfung über den Signalkanal vom Prozessor zum Speicher.
Auf eine fortlaufende WRITE-Erfassung angewendeter Maskentest. Auf das DQ-Signal wird eine Farbtabelle angewendet, um die statistische Verteilung des DQ-Datensignals zu visualisieren.
Nach der zuverlässigen Trennung können weitere Analysewerkzeuge eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind einfache Amplituden- und Zeitmessungen am DQ- und DQS-Signal oder Zeitmessungen zwischen DQ- und DQS-Signal. Anspruchsvollere Signalintegritätstests sind Histogramm-Messungen zur Ermittlung von Jitter und Rauschen oder Maskentests zur Verifizierung offener Datenaugen. Ein Zone Trigger zur READ-/WRITE-Trennung ermöglicht kontinuierlich aktive Tests zum Erkennen seltener Signalfehler in einem System.
Fazit
Der Zone Trigger der Oszilloskope von Rohde & Schwarz ist ein effektives Werkzeug zum Debuggen und Verifizieren von Speicherschnittstellen. Die Kombination leistungsstarker Standard-Trigger-Ereignisse mit Zonen, die Signalübergänge erfordern oder ausschließen, ermöglicht eine zuverlässige READ-/WRITE-Trennung als Grundlage für die detaillierte Signalintegritätsanalyse. Die hohe Erfassungsrate der Oszilloskope von Rohde & Schwarz sorgt für eine schnelle Datenerfassung und hohe statistische Zuverlässigkeit.
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