В этом примере показано, как создавать типовые модели DDR5 передатчика и приемника IBIS-AMI с использованием библиотечных блоков в SerDes Toolbox™, которые были проверены Intel ®. Так как сигналы DDR5 DQ двуполярные, этот пример создает модели Tx и Rx для SDRAM. Созданные модели соответствуют спецификации IBIS-AMI.
Первая часть этого примера устанавливает и исследует целевую архитектуру передатчика и приемника с использованием блоков, необходимых для DDR5 в приложении SerDes Designer. Затем система SerDes экспортируется в Simulink ® для дальнейшей настройки и создания модели IBIS-AMI.
Введите следующую команду в окне команд MATLAB ®, чтобы открыть ddr5_sdram модель:
>> serdesDesigner('ddr5_sdram')
SDRAM имеет передатчик DDR5 (Tx) без выравнивания. SDRAM также имеет приемник DDR5 (Rx), использующий усилитель с переменным коэффициентом усиления (VGA) с 7 заранее заданными настройками и 4-отводный эквалайзер обратной связи (DFE) со встроенным восстановлением тактовых данных.
Для параметра «Время символа» установлено значение 208.3 ps, так как целевая рабочая скорость 4.8Гбит/с для DDR5-4800.
Целевой BER имеет значение 100e-18.
Для сигнализации установлено значение Single-ended.
Выборки на символ и модуляция поддерживаются значениями по умолчанию, которые являются 16 и NRZ (не возвращать к нулю), соответственно.
DDR5 SDRAM не имеет выравнивания передачи, поэтому требуется только аналоговая модель.
Модель Tx AnalogOut настроена таким образом, что напряжение равно 1.1 V, Время подъема равно 100 ps, R (выходное сопротивление) - 48 ohms, и C (емкость) 0.65 pF. Фактические аналоговые модели, используемые в окончательной модели, будут сгенерированы позже в этом примере.
Потеря канала установлена в значение 5 dB, что характерно для каналов DDR.
Односторонний импеданс установлен в 40 Ом.
Целевая частота установлена в значение 2.4 ГГц, который является частотой Найквиста для 4,8 ГГц
Модель Rx AnalogIn настроена таким образом, что R (входное сопротивление) равно 40 Ом и C (емкость) равно 0.65pF. Фактические аналоговые модели, используемые в окончательной модели, будут сгенерированы позже в этом примере.
Блок VGA устанавливается с коэффициентом усиления 1, а режим включается. Конкретные стили VGA будут добавлены позже в этом примере после экспорта модели в Simulink.
Блок DFECDR настраивается для четырех отводов DFE путем включения четырех начальных весов отводов, установленных в 0. Для параметра «Минимальное значение» установлено значение [-0.2 -0.075 -0.06 -0.045] V, а для параметра Maximum tap установлено значение [0.05 0.075 0.06 0.045] V.
Примечание: DFECDR предлагает опцию для «2X отводов». Установите этот флажок, чтобы значения импульсного отклика соответствовали условию, используемому JEDEC. Снимите этот флажок, чтобы использовать значения импульсной характеристики непосредственно на графике.
Используйте кнопку SerDes Designer Add Plots, чтобы визуализировать результаты установки DDR5 SDRAM.
Добавьте график BER из команды Добавить графики (Add Plots) и просмотрите результаты.
Добавьте график импульсного отклика из раздела Добавить графики (Add Plots) и увеличьте область импульса для наблюдения за результатами.
Нажмите кнопку Сохранить, а затем кнопку Экспорт, чтобы экспортировать конфигурацию в Simulink для дальнейшей настройки и создания исполняемых файлов модели AMI.
Во второй части этого примера рассматривается система SerDes, экспортированная приложением SerDes Designer, и настраивается в соответствии с требованиями DDR5 в Simulink.
Система SerDes, импортированная в Simulink, состоит из блоков конфигурации, стимула, передачи, аналогового канала и приема. Все настройки из приложения SerDes Designer перенесены в модель Simulink. Сохраните модель и просмотрите каждую настройку блока.
Дважды щелкните блок «Конфигурация», чтобы открыть диалоговое окно «Параметры блока». Значения параметров Symbol time, Samples per symbol, Target BER, Modulation и Signaling переносятся из приложения SerDes Designer.
Дважды щелкните блок Стимул (Stimulus), чтобы открыть диалоговое окно Параметры блока (Block Parameters). Можно задать порядок PRBS (псевдослучайная двоичная последовательность) и количество симулируемых символов. Этот блок не переносится из приложения SerDes Designer.
Дважды щелкните блок Tx, чтобы просмотреть подсистему Tx. Поскольку алгоритмическая модель для передатчика отсутствует, подсистема Tx является просто проходом от портов WaveIn к портам WaveOut.
Дважды щелкните блок «Аналоговый канал», чтобы открыть диалоговое окно «Параметры блока». Значения параметров «Целевая частота», «Потеря», «Импеданс» и «Аналоговая модель передачи/приема» переносятся из приложения SerDes Designer.
Дважды щелкните по блоку Rx для просмотра подсистемы Rx. Подсистема имеет блоки VGA и DFECDR, перенесенные из приложения SerDes Designer. Блок Init также введен для моделирования статистической части модели AMI.
Запустите модель для моделирования системы SerDes.
Создаются два графика. Первая - это диаграмма глаз в области реального времени (GetWave), которая обновляется по мере запуска модели.
После завершения моделирования второй график содержит представления результатов статистической (Init) и временной области (GetWave) вместе с сообщенными метриками глаза для каждого.
В подсистеме Rx дважды щелкните блок VGA, чтобы открыть диалоговое окно «Параметры блока VGA».
Параметры режима и усиления переносятся из приложения SerDes Designer.
В подсистеме Rx дважды щелкните блок DFECDR, чтобы открыть диалоговое окно Параметры блока DFECDR.
Начальные веса отводов, минимальное значение отводов DFE и максимальное значение отводов Настройки RMS переносятся из приложения SerDes Designer. Адаптивное усиление и адаптивный размер шага устанавливаются в 3e-06 и 1e-06соответственно, которые являются разумными значениями на основе DDR5 ожиданий SDRAM.
Разверните параметры IBIS-AMI для отображения списка параметров, которые должны быть включены в модель IBIS-AMI.
Снимите флажки Смещение фазы (Phase offset) и Смещение привязки (Reference offset), чтобы удалить эти параметры из AMI-файла, эффективно используя жесткое кодирование этих параметров в соответствии с их текущими значениями.
В заключительной части этого примера используется пользовательская модель Simulink, изменяются параметры AMI для DDR5 SDRAM, а затем генерируются IBIS-AMI, совместимые DDR5 исполняемыми файлами модели SDRAM, файлами IBIS и AMI.
Откройте диалоговое окно «Параметр блока» для блока «Конфигурация» и нажмите кнопку «Открыть серверы IBIS-AMI Manager». На вкладке IBIS в диалоговом окне SerDes IBIS-AMI Manager значения аналоговой модели преобразуются в стандартные параметры IBIS, которые могут использоваться любым промышленным симулятором.
Откройте вкладку AMI-Tx в диалоговом окне Диспетчер SerDes IBIS-AMI. Обратите внимание, что параметры модели отсутствуют, так как DDR5 SDRAM Tx не имеет выравнивания.
Чтобы добавить параметры дрожания для модели Tx, щелкните зарезервированные параметры... для открытия диалогового окна Tx Add/Remove Jitter & Noise, выберите поля Tx_Dj и Tx_Rj и нажмите кнопку OK, чтобы добавить эти параметры в раздел Reserved Parameters файла Tx AMI. Следующие значения позволяют точно настроить значения дрожания в соответствии DDR5 требованиями к маске дрожания.
Примечание: Все значения JEDEC DDR5 SDRAM в настоящее время доступны для DDR5-4800.
Выберите Tx_Dj, затем нажмите кнопку Изменить... для открытия диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Измените тип на UI.
Изменение формата на Value.
Установить текущее значение в 0.1000
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите Tx_Rj, затем нажмите кнопку Изменить... для открытия диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Измените тип на UI.
Изменение формата на Value.
Установить текущее значение в 0.0050
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Откройте вкладку AMI-Rx в диалоговом окне SerDes IBIS-AMI Manager. Сначала перечисляются зарезервированные параметры, за которыми следуют специфичные для модели параметры, соответствующие формату типичного файла AMI.
Выделить усиление.
Нажмите кнопку Изменить... для вызова диалогового окна «Добавление/редактирование параметра AMI».
В поле «Описание» введите Rx Amplifier Gain.
Убедитесь, что для параметра «Формат» задано значение «Список», а для параметра «По умолчанию» - 1.
В поле «Список значений» введите [0.5 0.631 0.794 1 1.259 1.585 2]
В поле List_Tip значения введите ["-6 dB" "-4 dB" "-2 dB" "0 dB" "2 dB" "4 dB" "6 dB"]
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выделите TapWeight 1.
Нажмите кнопку Изменить... для вызова диалогового окна «Добавление/редактирование параметра AMI».
Убедитесь, что для параметра Format установлено значение Range, а для параметра Typ = 0, Мин = -0.2, и Max = 0.05.
Нажмите кнопку ОК.
Выделите TapWeight 2.
Нажмите кнопку Изменить... для вызова диалогового окна «Добавление/редактирование параметра AMI».
Убедитесь, что для параметра Format установлено значение Range, а для параметра Typ = 0, Мин = -0.075, и Max = 0.075
Нажмите кнопку ОК.
Выделите TapWeight 3.
Нажмите кнопку Изменить... для вызова диалогового окна «Добавление/редактирование параметра AMI».
Убедитесь, что для параметра Format установлено значение Range, а для параметра Typ = 0, Мин = -0.06, и Max = 0.06
Нажмите кнопку ОК.
Выделите TapWeight 4.
Нажмите кнопку Изменить... для вызова диалогового окна «Добавление/редактирование параметра AMI».
Убедитесь, что для параметра Format установлено значение Range, а для параметра Typ = 0, Мин = -0.045, и Max = 0.045
Нажмите кнопку ОК.
Чтобы добавить параметры дрожания для модели Rx, щелкните Зарезервированные параметры... чтобы открыть диалоговое окно Rx Add/Remove Jitter & Noise, выберите поля Rx_Receiver_Sensitivity, Rx_Dj и Rx_Rj и нажмите OK, чтобы добавить эти параметры в раздел Reserved Parameters файла Rx AMI. Следующие значения позволяют точно настроить значения дрожания в соответствии DDR5 требованиями к маске дрожания.
Примечание: Все значения JEDEC DDR5 SDRAM в настоящее время доступны для DDR5-4800.
Выберите Rx_Rj, затем нажмите кнопку Изменить... для открытия диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Измените тип на UI.
Изменение формата на Value.
Установить текущее значение в 0.00375
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите Rx_Dj, затем нажмите кнопку Изменить... для открытия диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Измените тип на UI.
Изменение формата на Value.
Установить текущее значение в 0.01750
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Выберите Rx_Receiver_Sensitivity, затем нажмите кнопку Изменить... для открытия диалогового окна Add/Edit AMI Parameter.
Изменение формата на Value.
Установить текущее значение в 0.040
Нажмите кнопку ОК, чтобы сохранить изменения.
Откройте вкладку Экспорт (Export) в диалоговом окне Диспетчер SerDes IBIS-AMI.
Обновить имя модели Tx до ddr5_sdram_tx.
Обновить имя модели Rx до ddr5_sdram_rx.
Обратите внимание, что процент угла Tx и Rx равен 10. Это позволяет масштабировать минимальные/максимальные угловые значения аналоговой модели на +/-10%.
Убедитесь, что для параметров модели Tx и Rx AMI выбрана двойная модель. При этом создаются исполняемые файлы модели, которые поддерживают как статистический (Init) анализ, так и моделирование во временной области (GetWave).
Установите биты модели Rx для игнорирования значения 250000 для обеспечения достаточного времени для установки отводов Rx DFE во время моделирования временной области.
Задайте для моделей экспорт в Tx и Rx и убедитесь, что все файлы выбраны для создания (IBIS-файл, AMI-файл (ы) и DLL-файл (ы)). Заметим, что хотя Tx не реализует никакого выравнивания, мы все еще генерируем модель прохождения, которая позволит добавить дрожание Tx к моделированию при желании.
Задайте для имени файла IBIS значение temp_ddr5_sdram.ibs
Нажмите кнопку Экспорт (Export), чтобы создать модели в целевой папке.
Для соответствия различным топологиям, конфигурациям загрузки, скоростям передачи и передачи данных DDR5 требуется переменная выходная мощность привода и входное оконечное устройство на матрице (ODT). В то время как используется одна и та же алгоритмическая модель AMI, для охвата всех этих сценариев использования требуется несколько аналоговых моделей. Генерация этих аналоговых моделей выходит за рамки данного примера, поэтому готовый файл IBS со следующими аналоговыми моделями в нем доступен в текущем каталоге примеров:
POD11_IO_ZO34_ODTOFF: выходной импеданс 34 Ом без входного ОДТ.
POD11_IO_ZO48_ODTOFF: выходной импеданс 48 Ом без входного ODT.
POD11_IN_ODT34_C: Вход с ОДТ 34 Ом.
POD11_IN_ODT40_C: Вход с ОДТ 40 Ом.
POD11_IN_ODT48_C: Вход с ОДТ 48 Ом.
POD11_IN_ODT60_C: Вход с ОДТ 60 Ом.
POD11_IN_ODT80_C: Вход с ОДТ 80 Ом.
POD11_IN_ODT120_C: Вход с ODT 120 Ом.
POD11_IN_ODT240_C: Вход с ODT 240 Ом.
Для создания полного файла IBIS в temp_ddr5_sdram.ibs с помощью текстового редактора:
Создан один контакт с signal_name DQ1_sdram и model_name dq.
Добавлены два драйвера с Model_type ввода-вывода и названы соответственно POD11_IO_Z034_ODTOFF и POD11_IO_Z048_ODTOFF.
Добавлены семь моделей приемника и названы ими:
а) POD11_IN_ODT34_C
б) POD11_IN_ODT40_C
в) POD11_IN_ODT48_C
г) POD11_IN_ODT60_C
д) POD11_IN_ODT80_C
f) POD11_IN_ODT120_C
г) POD11_IN_ODT240_C
Добавлены кривые VI и разделы Алгоритмической модели ко всем вышеупомянутым моделям.
Добавлен раздел «Выбор модели», который ссылается на все вышеупомянутые модели.
Модели DDR5 передатчика и приемника IBIS-AMI в настоящее время полностью укомплектованы и готовы к тестированию в любом промышленном модельном симуляторе AMI.
[1] Спецификация IBIS 7.0, https://ibis.org/ver7.0/ver7_0.pdf.
[2] Статья базы знаний SiSoft Support: DDR4 Зарегистрирован - Rawcard B для системы с 3 слотами, https://sisoft.na1.teamsupport.com/knowledgeBase/8976521.
DFECDR | Конструктор SerDes | VGA