Altera S10 DDR校准问题分析

背景及问题描述

某客户在使用 Altera 1SX165HU3F50E2VG 做 TCON 项目，其中使用到了 EMIF (DDR 控制器) + LVDS 两个 IP，具体使用如下图所示。DDR4 放置在 2C/2B Bank，LVDS 放置在 2F Bank，处于同一 column 位置。

在样机测试中，当工程单独使用 EMIF IP 时，DDR4 的 calibration 能够成功；当工程加入 LVDS IP 后，DDR4 的 calibration 一直失败，此时 LVDS IP 的参考时钟端口是没有时钟信号；后续检查中发现当接上外部板卡 “DTC PCB Board” 时，会有一个 LVDS_CLK 过来，最终给 LVDS IP 提供输入参考时钟。此时发现 calibration 能成功。

校准问题分析

EMIF 的 calibration 模块是由 NIOS 控制的，其中 NIOS 是硬核，驱动 NIOS 的时钟由片内的晶振提供，所以 EMIF 的 calibration 是上电自启动的，并不会受到干扰；正常情况下，LVDS 对于 EMIF 的校准是没有影响才对。

如下图所示，LVDS 模块由 LVDS IP + IO PLL 组成，IO PLL 提供时钟信号给到 LVDS IP。对两种现象进行差别对比，如果 “DTC PCB Board” 不接，就没有输入时钟给到 IO PLL，此时 PLL 就不会 locked，内部校准自然不会成功。如果接了 “DTC PCB Board”，IO PLL 有了输入时钟，就会完成校准。

结论

以上操作都是影响 PLL 端的，该 PLL 与 EMIF 并无任何联系，因此看不出 PLL 的校准不成功会影响到 EMIF 的校准不成功；但两者同样都是校准功能，似乎彼此之间也能存在某种联系。

通过查找资料，发现该问题与 S10 器件的底层架构有关，IO PLL 跟 EMIF 的 calibration 都是由该 column 上 I/O SSM (subsystem manager) 控制的；上电时芯片会先做一个 PLL 的自检，因此对于 IO PLL 的校准会优先于 EMIF 的校准。此时如果 PLL IP 没有时钟进来，由于没有提供参考时钟，IO PLL 的校准会失败，芯片会停止对后面其他需要校准的单元进行校准，所以 EMIF 会出现校准失败的现象，实际上 EMIF 并没有做过校准操作。

解决方式

EMIF 出现校准失败的原因是由于：当 PLL 与 EMIF 是在同一个 column 上时才会发生，因此规避的方法是在 IO PLL 里的 “Cascading” 选项下把 permit_cal 勾选出来，同时在 PLL 模块接口给 permit_cal 赋值一个高电平信号：

当在 IO PLL IP 里使能这个选项后，IO PLL 的校准就会被延后，EMIF 的校准请求会被优先响应。所以这种情况下 EMIF 就能通过校准，可以正常使用。该问题目前只出现在带有 IO SSM 模块的 S10 器件，不带 IO SSM 模块的 A10 跟 C10GX 系列并无此问题。

总结

本文主要通过某客户在使用 Altera S10 器件过程中遇到的问题，为大家分享关于 S10 DDR 校准问题的一些经验。欲了解更多 Altera 相关方案或技术信息，请与骏龙科技当地的办事处联系，或发邮件至[e-mail]。