本文介紹了一種基于FPGA的用于高分辨率視頻圖像處理的SDRAM控制器的設計方法。通過設置SDRAM的工作狀態，使其工作在猝發模式。在視頻時序信號控制下，用多行連續的SDRAM存儲空間，存取視頻數據。并在數據接口部分增加FIFO，緩存一行視頻，在像素時鐘控制下，實現視頻數據實時的存儲和讀取。通過改變相關參數，能對所有VESA分辨率視頻流進行操作。具有通用性強、系統復雜度低、可靠性高、可擴展等特點。在某型號的機載大屏顯示器系統中，用該SDRAM控制器實現了圖像的翻轉等功能，也驗證了該控制器的實用性。

　　0引言

　　隨著人們對視頻圖像的清晰度和細節顯示要求的不斷提高，高分辨率、高bit位的視頻標準相繼被推出。

　　造成了數據處理速度和數據處理量極大的增加，也給數據緩存的容量和控制提出較高的要求。在常用的存儲器中，SDRAM具有大容量和高速度的特點，并且價格也比較便宜，在視頻圖像處理中被廣泛的用于圖像緩存。在基于FPGA的高分辨率視頻圖像處理系統中，不可避免地會涉及到用FPGA實現SDRAM控制器的方法。但由于SDRAM的操作方式較復雜，常見的控制器支持的視頻分辨率普遍都不高。在高分辨率的視頻圖像已經普及的今天，支持高分辨率的SDRAM控制器的設計也已經被越來越多的視頻圖像處理人士關注。本文介紹的這種控制器，采用的是Micron公司的MT48LC4M32B2TG（1M×32×4 banks）SDR SDRAM，在Altera的StratixⅡ系列FPGA EP2S60F1020I4上進行的開發。

　　在此平臺上采用VHDL語言開發了SDRAM的控制器。

　　該控制器實現了最高分辨率為1 600×1 200@60 Hz的視頻流的緩存和圖像翻轉的功能。

　　1 SDRAM基本操作

　　SDRAM主要包括初始化、讀/寫操作、刷新、激活、預充電等操作。以MICRON公司的MT48LC4M32B2TG型號SDRAM為例分別介紹。

　　1.1初始化

　　SDRAM在上電后必須執行初始化操作，主要流程為：首先在電源電壓和時鐘穩定后，經過100μs的延時，執行一次空操作；然后進行預充電操作，使所有 BANK都進入空閑狀態；再然后執行兩個自動刷新命令；執行完自動刷新后進入模式設置狀態，通過地址總線A［11：0］發送數據來設置模式寄存器。模式寄存器設置定義如圖1所示。

　　1.2讀/寫操作

　　首先激活具體的BANK和行；然后發出讀或寫命令，和所要訪問的起始列。在讀命令發出后，要等待CAS延遲時間，有效數據才會出現在數據總線上。在寫命令發出后，有效數據立即出現在數據總線上。讀寫命令可分為單個模式和猝發模式，猝發模式根據猝發長度分為1，2，4，8和全頁模式。猝發操作可用猝發終止命令（BURST TERMINATE）結束。

　　1.3刷新

　　由于SDRAM的內部電路特點，必須執行刷新命令，以防止數據丟失。要求64 ms內至少刷新4 096次。

　　1.4激活

　　在讀/寫命令之前都要發出激活命令，激活特定BANK中的某一行。激活后此行一直處于有效狀態，直到接收到預充電命令。

　　1.5預充電

　　預充電命令用于關閉特定BANK中的某一行，或者所有BANK.

　　各種操作命令對應的SDRAM管腳電平狀態如表1所示。