作为硬件工程师，我们通常收到需求是：该产品内存配置为DDR4，容量16Gb（2GB=16Gb）。
而我们通常需要把这个“简陋”的需求，转化为具体的电路，该如何去实现呢？
其实，很简单。DDR4的硬件设计过程可以总结为：为某个平台搭配一颗DDR内存颗粒，并保证平台与DDR内存颗粒均能正常工作。
所以可以分为2部分，如何为平台选型1颗DDR内存颗粒？如何保证DDR相关电路能正常工作？
DDR内存颗粒选型
目前很多芯片都会把CPU与外围控制电路（例如：FLASH控制电路，DDR控制电路，USB控制电路）集成到1颗芯片中，像高通MDM8909，类似这样的芯片，我们称为“平台芯片”。平台芯片中DDR控制电路，我们称为“DDR Controller”，翻译过来为：DDR控制器。
为DDR控制器搭配它能控制的DDR内存颗粒，你就必须先了解下：DDR控制器需要什么样的内存颗粒？
硬件设计第一步：查阅平台芯片规格书中，关于DDR控制器部分的描述。
It has d one PCIe gen3, dual USB3.0, multiple serial IOs selectable between
SPI/I2C/UART, Dual SDIO for eMMC and SD card, I2S/PCM/Display Interfaces，16/32 bits DDR3L/4 up to 2400 MT/s, parallel NAND, serial NOR, and Wi-Fi/IOT coexistence interfaces for up to two radios.
所以我们了解到了：
该平台芯片，支持DDR3L或者DDR4内存颗粒，数据位宽为16位或者32位，最高数据传输速度为2400MT/s，即频率为1200MHz（DDR是双边沿数据传输，1个时钟周期传输2次数据，1s传输了2400M次，即意味着1s时钟变化了1200次，即频率为1200MHz）。
结合产品需求：容量16Gb，那我们基本可以锁定DDR的详细规格了。
在正式选型之前，还要引入1个概念“RANK”。我们知道，DDR即支持多个内存颗粒扩展容量，又支持多个内存颗粒扩展数据位宽。
例如，我们的DDR控制器支持32位数据位宽，那我们可以用8个4位DDR，或者4个8位DDR，或者2个16位DDR，或者1个32位DDR进行数据位扩展。假如我们用8个4位DDR颗粒进行设计，我们的RANK数量就是8，我们戏称为“8-RANK设计”，当然实际应用中，我们肯定不会这么蠢，拿8个4位DDR去扩展32位。
所以，再确定我们的RANK数量后，需求被锁定了。容量设定为16Gb，类型为DDR4，数据宽度为32位，最高频率为1200MHz。由于目前大部分DDR内存颗粒最高支持16位数据宽度，所以RANK数量为2，即我们说的Dual-RANK设计。
根据这个需求，可以在DDR官网上去寻找合适的“DDR芯片”了。例如在镁光官网产品页，选定DRR4-SDRAM，选定8Gb，DDR4。
网页会为你推荐很多型号。像数据位宽是8位的，可以直接跳过。
数据位宽为16位，频率为1200Mhz（2400MT/s）的，仍然有很多。这时候就是考验硬件工程师职业素养的时候了，我们不仅要考虑硬件性能，还要考虑下物料成本，物料采购周期。考虑成本，就尽量不要有“过设计”的地方，所以速率为3200MT/s的器件排除掉。如果我们是消费类商规产品，所以温度范围选择较窄的商业级器件，其次，为了增进你和采购的感情，
这样下来，我们选型基本就锁定到MT40A512M16JY-083E了，用量为2片。
此时，开始阅览器件规格书，了解电气性能，设计外围电路，让DDR控制器和DDR内存颗粒都欢快的运行起来。
DDR的硬件电路搭建
设计逻辑器件电路，就要有逻辑思维，最简单的逻辑思维，就是分组。所以，先了解DDR控制器的硬件接口。控制器硬件PIN脚可以分为电源组，配置组，控制组，时钟组，地址组，数据组。
电源组和配置组接口如下，供电，接电阻就可以完成，1.2V的供电，尽可能要平稳，此处忽略。ZQ电阻是用来校准ODT阻抗的，我们后面会讲到。
控制组接口如下。
分好组后，就要根据DDR的工作原理来进行外围硬件设计了。
控制信号中，需要注意CS0和CS1，2个片选信号的可以用来进行，多RANK内存容量扩展的，说明DDR控制器，最多支持2组RANK。每组RANK分配单独的片选信号。我们此处设计2个16位芯片组成1个RANK，即CS0要同时接在目前选的2个DDR颗粒的CS上，组成菊花链。其余控制信号一般无时序要求，能传递逻辑即可。
地址信号通常要参考时钟信号，来进行寻址，所以地址信号要严格与时钟信号保持长度一致，来保证所有地址位在采样的时候同时到达。因为同一块单板上，每根线上电子的传递速度是一样的，所以信号线长度约长，信号越晚到达，信号线长度越短，信号越早到达，地址采样的时候，是有时间期限的，所以，所有的地址信号必须保证在采样时间范围内，全部到达，因此要求地址线相对时钟线进行长度控制。前面一节我们讲了内存寻址原理，先用BG信号选择BANK GROUP，再用BA信号进行BANK选择，再用A[0:16]进行行列选择，再用A[0:16]进行列选择，完成寻址。可以看到，Address信号在进行行选择和列选择时，BG和BA信号都是保持的，所以BG信号和BA信号的等长要求会相对略宽。
DDR控制器有2根BG信号，2根BA信号，17根Address信号，同一个RANK有2个DDR颗粒，每个DDR颗粒有1根BG信号，2根BA信号，17根Address信号，前面CS0同时连接了2个DDR颗粒的片选，所以寻址时两颗DDR会被同时片选，那么DDR控制器如何区分开寻址其中1颗DDR颗粒呢？硬件又该怎么连接？其实很简单，根据上节讲的内存寻址原理，我们知道每个DDR颗粒有2个BANK GROUP（1根BG信号），4个BANK（2根BA信号），与CS扩展容量的原理一致，我们把BG0接在DDR颗粒1上，BG0拉高拉低，我们可以寻址CHIP1的8个BANK。BG1接在DDR颗粒2上，BG1拉高拉低，我们可以寻址CHIP1的8个BANK。BA、ADDR进行菊花链连接，同时接在2颗DDR芯片上。
接下来，我们看看数据信号的链接，数据信号是内部分组的，由于DDR数据信号传输的时候双边沿数据传输，而且如果所有信号都参考时钟去做等长，会导致等长控制非常困难，增加DDR的设计难度，所以聪明的人类想出了另外一招，额外增加数据选通信号来作为数据信号的采样时钟，每8位信号，参考一组差分。所以我们很轻易可以看出DDR控制器有4组DQS差分信号，32根数据信号。我们的RANK中有2个DDR颗粒，每个颗粒有2组DQS差分信号，16根数据信号。所以
控制器的DQS[0:1]连接DDR CHIP0的DQS[0:1],
控制器的DQ[0:15]连接DDR CHIP0的DQ[0:15]。
控制器的DQS[2:3]连接DDR CHIP1的DQS[0:1],
控制器的DQ[16:31]连接DDR CHIP1的DQ[0:15]。
参考文章：《DDR4硬件详细设计》