攻克 DDR 記憶體除錯挑戰：運用區域觸發實現精準讀寫訊號分離

前言：高速記憶體介面的設計挑戰

在當前的高速數位設計領域，隨著資料傳輸速率不斷攀升與系統設計日趨緊密，DDR DRAM 記憶體介面的除錯與驗證工作變得極具挑戰性，工程師必須確保控制器與 DDR DRAM 記憶體之間資料交換的可靠性，維持卓越的訊號完整性，尤其是在處理雙向傳輸的資料（DQ）與資料選通（DQS）訊號時，如何精準地區分讀取（READ）與寫入（WRITE）操作，成為訊號分析流程中的關鍵瓶頸。

運用區域觸發功能區分 DDR 讀取與寫入訊號

在系統設計中，對 DDR DRAM 記憶體介面進行除錯與驗證的工作可能充滿挑戰，而 R&S®RTP 高效能示波器的區域觸發功能，為分離讀取（READ）與寫入（WRITE）訊號提供了理想的解決方案，並以此為基礎進行深入的訊號完整性分析。

研發挑戰

隨著資料速率與設計密度的提升，整合 DDR 記憶體介面的難度也隨之增加，開發人員必須維持適當的訊號完整性，才能確保控制器和 DDR DRAM 記憶體之間可靠的資料交換。

示波器在驗證訊號完整性與識別錯誤來源時扮演著關鍵角色，其中，資料（DQ）和資料選通（DQS）訊號採雙向運作模式，使其成為一項真正的挑戰，因為要從 DQ 和 DQS 訊號中，準確區分出讀取叢發（記憶體傳送資料至處理器）與寫入叢發（處理器傳送資料至記憶體）是相當困難的，而訊號完整性分析則要求對讀取與寫入訊號進行獨立處理。

使用 R&S®RTP 高效能示波器搭配高速模組化探棒，連接至 DDR 記憶體介面，進行訊號完整性的除錯與驗證。

羅德史瓦茲解決方案

範例配置

在我們的範例中，一部個人電腦系統使用了 DDR4 DRAM DIMM，透過 MemTest86 記憶體測試軟體來驅動資料傳輸，其 RANDOM 測試模式能產生混合良好的讀取與寫入叢發訊號，在測試過程中，通常會將高速探棒焊接到時脈訊號、選定的 DQ 訊號及其相關的 DQS 訊號，以及諸如 CS 等命令/位址訊號上。

DDR4 的 DQ（C2：綠色）與 DQS（C3：橘色）訊號，其中包含讀取和寫入叢發；在此範例中，可根據振幅大小初步判斷讀取與寫入叢發的差異。（R：讀取；W：寫入）

區域觸發

羅德史瓦茲示波器具備區域觸發功能，可在波形圖上定義訊號必須或不得穿過的區域，以觸發訊號擷取，這類區域可用於將訊號擷取作業聚焦在特定的訊號特徵上。

此流程可應用於 DQS 訊號，以專注於讀取與寫入叢發的不同前導碼模式或訊號振幅，進而測試 DDR 介面。

區域觸發功能總是與一個標準的觸發事件（例如邊緣觸發或脈波寬度觸發）結合運作，在下方的範例中，我們先對 DQS 訊號應用一個邊緣觸發，並設定第一個區域（設定為不得穿過），這有助於將觸發點聚焦在訊號叢發的起始位置，此時開啟波形持續顯示並疊加 DQ 訊號，會發現讀取與寫入訊號都已被擷取，其中 DQ 訊號的邊緣在讀取叢發時與 DQS 訊號邊緣對齊，而在寫入叢發時則與 DQS 訊號中心對齊。

在 DQS 訊號上設定區域 1（不得穿過），將擷取焦點集中在讀取與寫入叢發的起始點，確保觸發前無訊號活動。

透過增加額外的區域，我們能夠更精準地鎖定特定訊號特徵，以利區分讀取與寫入叢發，當探棒連接位置靠近記憶體裝置時，寫入叢發的訊號振幅常因訊號從處理器傳輸至記憶體的通道損耗而降低。

設定區域 2（不得穿過）以限制振幅，將讀取訊號排除於擷取範圍之外；區域 3 則將叢發長度限制為 8 位元。

一旦訊號被可靠地分離，即可應用其他的分析工具，例如在 DQ 和 DQS 訊號上執行基本的振幅與時序量測，或量測 DQ 與 DQS 訊號之間的時序關係，更進階的訊號完整性測試則包括用直方圖量測來確定抖動與雜訊，或使用遮罩測試來驗證資料眼的張開程度，一個用於讀取與寫入分離的區域觸發設定，能讓測試持續運行，以偵測系統中罕見的訊號故障。

對持續擷取的寫入訊號進行遮罩測試，並在 DQ 訊號上套用色溫顯示，以視覺化呈現 DQ 資料訊號的統計分佈情況。

總結

羅德史瓦茲示波器中的區域觸發功能，是進行記憶體介面除錯與驗證的強大工具，透過將功能強大的標準觸發事件與要求或排除訊號轉換的區域相結合，可實現可靠的讀取與寫入訊號分離，為後續詳細的訊號完整性分析奠定穩固基礎，同時，羅德史瓦茲示波器的高擷取率確保了快速的資料收集與高度的統計可信度。