JESD79-4 第4章 SDRAM命令描述与操作（4.10）

4.10 多功能寄存器（MPR）

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4.10.1 使用MPR的DQ训练

DDR4 SDRAM包含了4个8bit的MPR寄存器用来存储DQ数据。这些一次性编程的寄存器可通过MRS命令来激活。在DQ总线连接性训练过程中可使用MPR所存储的数据位。在MPR使能模式下，DDR4 SDRAM仅支持如下命令：MRS, RD, RDA WR, WRA, DES, REF与RESET。

需要注意的是在MPR模式下，RDA和WRA命令的功能与READ和WRITE命令的功能是相同的，也就是说，在MPR模式下RDA和WRA的自动充电部分是被忽略的。在MPR模式下，RESET命令后的tRFC时间内仅允许1x Refrsh命令发送。在MPR操作中，所有的读写命令都必须在Refresh命令之前完成。

4.10.2 MPR的定义

MR3寄存器控制了训练过程中的MPR寄存器的使用。MR3寄存器可通过将CS_n, RAS_n/A16,CAS_n/A15与WE_n/A14驱动至低电平, 将ACT_n, BA0与BA1驱动至高电平，以及 将BG11和BG0驱动至低电平。控制状态与地址引脚可参考下图。

4.10.3 MPR读

DDR4 SDRAM支持BC4与BL8模式读取MPR寄存器的操作，且不支持BC4 OTF模式来读取MPR寄存器。BC4读取MPR寄存器时，BA0与BA1表示了MPR的中选中页的地址，A10、BG0、BG1以及其他的地址总线都是不关心的。使用BC4读MPR寄存器时，列地址的A2：A0仅能取“000”或“001”这两个值中间的一个。

在MPR读操作中，DBI功能是不可用的。

DDR4 MPR模式是通过将A2写为1来使能的，读返回的时间来自于MPR寄存器内的特殊位置。MPR的位置是由Bank地址BA0与BA1来确定的。每一个MPR位置都是8-bits宽的。

步骤：
1.若MR1[A0=1]，DLL使能情况下，在进行MPR读操作之前DLL必须已经完成LOCK。
2. 执行Precharge ALL命令
3. 等待tPR时间满足
4. 执行MRS命令，将MR3寄存器A2写1，将所有读写DDR4 SDRAM的操作目的修改为MPR位置。
5. 等待tMRD与tMOD时间满足
6. 读操作：

• A[0:1]固定为“00”
• A[2]为“0”，在 BL8时，burst序列为固定0,1,2,3,4,5,6,7；在BC4时，burst序列固定为0,1,2,3,x,x,x,x
• A[2]为“1”，BL8不支持，BC4burst序列固定为4,5,6,7,x,x,x,x
• A[12]/BC为“0”或“1”时，不支持BC4 OTF。当MR0[A1:A0]为“01”，在MPR读操作过程中A[12]/BC必须为“1”
• BA0与BA1表示了MPR内的位置
• A10、BG0、BG1以及其他的地址总线都是不关心的

7.在RL=AL+CL之后，DRAM会将MPR的数据输出返回，返回数据的格式会在后面的图中进行描述，并受MR3寄存器中A0、A1、A11与A12的控制。控制器通过不断重复读取MPR寄存器的值来优化整条读通路，在读MPR时可通过读命令实现读取不同MPR地址的读取。在MPR读数据返回完之后需要满足tMPRR时间满足，
8. 执行MRS命令，将MR3寄存器A2写0，将所有读写DDR4 SDRAM的操作目的修改为DRAM阵列。
9. 等待tMRD与tMOD时间满足
10. 继续执行正常的DRAM命令，类似于Activate等。

4.10.4 MPR写

DDR4允许8-bits写到MPR内的位置，使用A7:A0作为数据总线。如下表所示。

步骤：
1、若MR1[A0=1]，DLL使能情况下，在进行MPR写操作之前DLL必须已经完成LOCK。
2、执行Precharge ALL命令
3、等待tPR时间满足
4、执行MRS命令，将MR3寄存器A2写1，将所有读写DDR4 SDRAM的操作目的修改为MPR位置。
5、等待tMRD与tMOD时间满足
6、写操作：

• BA0与BA1表示了MPR内的位置
• A7:A0作为写MPR寄存器的数据

7、等待tWR_MPR时间满足，此时DRAM已经满足一次MPR写操作
8、控制器通过不断重复写入与读取MPR寄存器的值来优化整个通路。在MPR读数据返回完之后需要满足tMPRR时间满足，
8. 执行MRS命令，将MR3寄存器A2写0，将所有读写DDR4 SDRAM的操作目的修改为DRAM阵列。
9. 等待tMRD与tMOD时间满足
10. 继续执行正常的DRAM命令，类似于Activate等。

4.10.5 MPR写数据格式

MR3[A12:A11]是位模式，用来选择MPR读操作返回数据的格式。在所有的返回数据格式中，DRAM都会驱动相应的选通信号匹配读数据。
如下表所示，串行返回模式表示所有的DQ位都是返回的相同的数据。在串行返回模式中，数据可来自于MPR寄存器的第0，1，2，3页中。在以下例子中，MPR[7:0]中预定义了数据“0111 1111”。


并行返回模式表示每一根DQ线上在一个burst中将返回MPR寄存器的第一个UI的数据，且每一个DQ都是相同的。可使用MPR寄存器的第0页，但不可使用第1，2，3页中的数据。在如下例子中，MPR寄存器的第0页[7:0]已预定义为“0111 1111”。在x4设备中，仅能返回[7:4]“0111”，在x16设备中，会将低8位的数据复制到高8位。


第三种模式为交错模式，在使用这种模式读取MPR时，MPR0-3的数值会轮流出现在DQ总线上。在此模式中MPR的第1，2，3页是不可用的。
在x4模式中，若读取MPR0地址，则MPR0出现在DQ0上，MPR1将出现在DQ1上，MPR2与MPR3分别出现在DQ2、DQ3上。若此时读取MPR1地址，则MPR1出现在DQ0上，MPR2出现在DQ1上，如下图所示。

在DDR4 SDRAM上提供了一种背靠背的读取MPR寄存器的方法，此方式可以在任何频率下进行操作，且可产生一种无气泡或空闲时钟的数据流。在此方式下，控制器需连续的发送如下命令序列：RD
MPR0, RD MPR1, RD MPR2, RD MPR3, RD MPR0, RD MPR1, RD MPR2 and RD MPR3

在x8与x16设备上，交错模式的数据格式如下所示。

下表中列出了MPR模式中对页的操作方法。

在DDR4 SDRAM提供的MPR寄存器中，Page 0是可读可写的，而Page1，2，3是只读的。在所有的MPR0-3中，Page 0在三种模式下都是可以读取的，而其他三个页仅在串行模式下可以读取。
在上电之后，MPR寄存器内的值必须如下图所示，MPR第0页仅在控制器发出写MPR命令时可被改写。在没有MPR写命令时，DRAM必须永久保持MPR内的数据，并不得以任何原因修改其数值。