基于FPGA的DDR4多通道控制器设计

来源：电子测量技术杂志2022年第12期北京时间：

作者：翁天恒，袁永春，周榕，李迎春，张俊杰

单位：上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室 上海 200444

摘要：在网络通信和图像处理等系统中存在多个子系统同时访问外部存储器的情况，多通道存储控制器则可以有效地解决这个问题。然而随着数据量的激增和处理单元性能的提升，传统的多通道控制器带宽利用率低，难以满足系统对存储器高速存取的要求。因此，针对上述问题，本文设计了基于FPGA的DDR4多通道控制器。该控制器定义了简化的用户接口并支持网络通信中的循环缓冲区设置，降低了使用的复杂度，同时提高了设计的通用性。设计采用基于循环优先级仲裁器的系统转换结构，高效地解决多通道访问冲突问题，提升了系统的带宽利用率。此外，系统采用分片机制实现循环缓冲区内的访问回绕。基于Xilinx KCU116 FPGA的板级测试表明，本文所设计的多通道访问结构的测试结果与仿真一致。在访问长度为4069字节时，系统最高有效带宽为78.3Gbps，带宽利用率达到94.0%。

关键词：多通道存储控制器;DDR4 SDRAM;FPGA