Data Training-Data Eye Trainging

pub手册4.4.5， 数据眼训练（Data Eye Training），它是 DDR 内存中的一种自动校准过程，旨在优化时序，特别是在数据传输速率较高时（例如 2133Mbps 及以上），由于信号传输过程中的延迟和偏差，可能导致数据的传输质量下降。这里主要介绍了如何通过 延迟线 和 眼图中心化 来校正和优化 DDR4 的数据传输。

1. 背景和挑战

随着数据传输速率的提高，DDR4 接口的时序裕度变得更加困难。特别是在更高的比特率（如 2133Mbps 或更高）下，信号的延迟和时序偏差可能更难以控制。造成延迟和偏差的因素包括：

• PHY 到 IO 路由的偏差：信号从PHY到IO的传输过程中，可能存在不均匀的延迟。
• 封装（Package）和 PCB 布局偏差：内存封装和 PCB 布局也可能引入延迟差异。

为了补偿这些问题，DDR4 mPHY 解决方案中使用了 延迟线（Delay Line） 来补偿由于各种因素（如路由偏差、封装偏差等）引起的每个数据位的时序偏差。

2. 数据眼训练的目的和过程

数据眼训练的主要目的是对 数据位 和 数据时钟（DQS） 之间的偏差进行校准，使其对齐并满足时序要求。数据眼训练包括两个主要步骤：

1. 位偏移（Bit Deskew）：这个过程会通过 位延迟线（BDL） 对各个数据位进行调整，确保时序最迟的位（即延迟最长的位）与其他数据位同步。通过这种调整，使得所有的数据位的时序都被对齐。
2. 眼图居中（Eye Centering）：调整完成位偏移后，接下来的步骤是将数据时钟（DQS）调整到“数据眼”中心的位置。数据眼是指在一个周期内，数据传输可以稳定进行的时域范围。眼图中心化的目的是确保 DQS 信号位于每个字节的数据位的中间位置，确保数据的采样是准确的。

3. 数据眼训练的执行步骤

数据眼训练通过一系列的 读 和 写 访问操作来执行，具体包括：

• 写偏移（Write Deskewing）：对写操作中的数据进行时序偏差的校正。
• 读偏移（Read Deskewing）：对读操作中的数据进行时序偏差的校正。

训练过程中会使用 32-beat 数据传输，并多次重复。在每个 32-beat 的传输中，只对第 4-11 和第 20-27 的数据进行比较。通过这种方式，系统会确定哪些数据位的时序需要调整，并利用 位延迟线（BDL） 来补偿延迟。

4. 数据眼训练的算法流程

在数据眼训练过程中，首先会执行 读偏移校正，然后是 写偏移校正，接下来是 读眼图中心化，最后是 写眼图中心化。这些步骤会依次进行，但也可以根据需要调整顺序，尤其是在多通道的情况下：

• 如果启用了每通道的眼图中心化（per-rank centering），那么会对每个通道分别进行眼图中心化。
• 如果禁用了每通道眼图中心化，眼图中心化只会在一个通道上执行。

5. 眼图训练的注意事项

• 眼图训练中的位校准和中心化：如果 DQS 与数据位之间的偏差非常大，DQS 很难保持在校准位置（即 1/4 tCK）。这会导致后续的写入/读取操作失败，进而导致数据错误。因此，位校准（Deskew） 和 眼图中心化（Centering） 必须一起执行，以确保数据的稳定传输。
• 训练步骤的执行顺序：如果启用了每通道眼图中心化，建议不要在中心化之后重新执行偏移校正算法，因为这可能会导致不一致的结果。

6. 训练过程中的地址配置

数据眼训练使用 可编程地址 进行内存访问，要求必须满足以下条件：

• 每次训练只能访问 单一通道（Rank），而这个通道是在 DTCR.DTRANK 寄存器中指定的。
• 数据眼训练使用 DTAR0-3 寄存器来定义四个内存地址（分别对应不同的银行、行和列），这些地址用于执行 BL8（Burst Length 8） 或 两个连续的 BL4 写读操作。训练过程中需要访问 32 个内存单元。

7. 总结

• 数据眼训练 主要目的是通过 位校准 和 眼图中心化 来确保数据时序准确，解决高比特率下信号传输的偏差问题。
• 训练过程包括多个步骤，首先校正数据的位偏差（Deskew），然后调整数据时钟的位置（Centering）。
• 地址配置非常关键，数据眼训练只能在特定的内存通道上进行，并需要确保使用的地址满足内存访问的要求。

本文作者： ICXNM-ZLin
本文链接： https://talent-tudou.github.io/2024/11/25/DDR/Data Training-Data Eye Trainging/
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