嵌入式設(shè)備中的內(nèi)存測(cè)試方法研究與開發(fā)

1、 題 目： 嵌入式設(shè)備中的內(nèi)存測(cè)試方法研究與開發(fā) - 2 -嵌入式設(shè)備中的內(nèi)存測(cè)試方法研究與開發(fā)摘要 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)的定義，嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置。一般而言，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分成四個(gè)部分：嵌入式處理器、嵌入式外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件。無論是 rom 還是 ram，其穩(wěn)定性對(duì)于嵌入系統(tǒng)的可靠性來說都是至關(guān)重要的，因此對(duì)于硬件中使用到的 rom 和 ram 進(jìn)行測(cè)試是十分有必要的。本課題

2、的主要工作就是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，如果存在錯(cuò)誤，即返回存儲(chǔ)器錯(cuò)誤的地址。設(shè)計(jì)說明書著重說明了嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存測(cè)試技術(shù)的總體思想、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng),內(nèi)存,測(cè)試 - 3 - 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要titletitle memory test on embedded system abstract embedded system is used to apply, and based on computer technology , you can also add or reduce the hardware or software on it . it is a

3、pplicable to the application system possess the rigorous demand calculating machine system special to meritorious service capacity , dependability , cost , bulk and work loss. as the definiens of ieee, embedded system is a devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment , mach

4、inery or plants. for normally ,the entire embedded system architectonic structure may separate into four sections as follow : the handler of flushbonding , the outside facility of flushbonding , the operating system of flushbonding and the applications of flushbonding.whether ram or rom ,the stiffne

5、ss is very important to the systems credibility !so it is necessary to have a memory test in the hardware.in my design, it can test the memory in the embeded system,and as a result,if it has any problem,it will return the address where the mistakes take place. this design will expression the thought

6、s and the structure of memory test on embedded system . keywords embedded system,memory test.二 五 屆 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 第 頁 共 頁- ii -目 次1緒論.21.1 引言.21.2 嵌入式系統(tǒng)概述.21.2.1 嵌入式系統(tǒng)的定義.21.2.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn).21.2.3 嵌入式系統(tǒng)的展望.21.3 內(nèi)存的概述.21.4 本文的工作.22內(nèi)存檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介.23嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)概述.24嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).24.1 引言.24.2 嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存測(cè)試總體設(shè)計(jì)思想.

7、24.2.1 走 1 測(cè)試.24.2.2 地址線測(cè)試：.24.2.3 測(cè)試存儲(chǔ)器本身的完整性.24.3 嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存測(cè)試設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn).24.4 結(jié)果及性能分析.24.5 部分代碼.25結(jié)束語.2致 謝.2參 考 文 獻(xiàn).2附錄.2 - 1 -1 1 緒論緒論1.11.1 引言引言在嵌入式設(shè)備中需要使用到各種內(nèi)存，按照存儲(chǔ)信息的功能內(nèi)存可分為如下的種類：只讀存儲(chǔ)器(read only memory, rom)，用于存儲(chǔ)和保存不需要變更的數(shù)據(jù)，例如操作系統(tǒng)和啟動(dòng)信息等。在現(xiàn)代的嵌入式系統(tǒng)中，通常采用可以通過采用特殊方法進(jìn)行更新的“只讀存儲(chǔ)器”來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 rom，常見的有 eprom、eepr

8、om、flash rom等。隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram(random access memory, ram)，用于存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)斷電后其中的數(shù)據(jù)會(huì)丟失。無論是 rom 還是 ram，其穩(wěn)定性對(duì)于嵌入系統(tǒng)的可靠性來說都是至關(guān)重要的，因此對(duì)于硬件中使用到的 rom 和 ram 進(jìn)行測(cè)試是十分有必要的。1.21.2 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述1.2.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，

9、用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。簡(jiǎn)單的說，一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件和軟件的集合體，也許還包括其他一些機(jī)械部件，它是為完成某中特定的功能而設(shè)計(jì)的。作為二十世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的發(fā)明之一，計(jì)算機(jī)邁入了其另一個(gè)充滿機(jī)遇的階段后 pc 時(shí)代。形式多樣的數(shù)字化產(chǎn)品已經(jīng)開始繼 pc 機(jī)之后成為信息處理的一大主要工具，并且正在逐步形成一個(gè)充滿商機(jī)的巨大產(chǎn)業(yè)。 后 pc 時(shí)代的到來，使得人們開始越來越多地接觸到一個(gè)新的概念嵌入式產(chǎn)品。像手機(jī)、pda 均屬于手持的嵌入式產(chǎn)品，vcd 機(jī)、機(jī)頂盒等也屬于嵌入式產(chǎn)品，而像車載 gps 系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、網(wǎng)絡(luò)冰箱等同樣都采用嵌入式系統(tǒng)。形式多樣的數(shù)字化

10、設(shè)備正努力把 internet 連接到人們生活各個(gè)角落，也就是說中國(guó)數(shù)字化設(shè)備的潛在消費(fèi)者數(shù)量將以億為單位。嵌入式軟件是數(shù)字化產(chǎn)品的核心。如果說 pc 機(jī)的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)桌面軟件的發(fā)展，那么數(shù)字化產(chǎn)品的廣泛普及必將為嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無窮的推動(dòng)力。 隨著中國(guó)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變，人們對(duì)家電的靈活性和可控性提出了更高的要求；這些只能通過家電的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化來實(shí)現(xiàn)；隨著電話通信費(fèi)用和通信類電子產(chǎn)品的價(jià) - 2 -格進(jìn)一步下調(diào)，pda 結(jié)合數(shù)字手機(jī)將成為今后個(gè)人數(shù)據(jù)通信和事務(wù)處理的最佳選擇；同時(shí)，對(duì)于現(xiàn)代化的醫(yī)療、測(cè)控儀器和機(jī)電產(chǎn)品也需要有專用的嵌入式系統(tǒng)軟件的支持。這些需求都極大地刺激了嵌入式

11、系統(tǒng)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程?，F(xiàn)在，嵌入式軟件已經(jīng)在很多應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。（1）信息電器 信息電器是指所有能提供信息服務(wù)或通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)交互信息的消費(fèi)類電子產(chǎn)品。具有信息服務(wù)功能，如：網(wǎng)絡(luò)瀏覽、視頻點(diǎn)播、文字處理、電子郵件等。 （2）移動(dòng)計(jì)算設(shè)備 包括手機(jī)，pda，掌上電腦等各種移動(dòng)設(shè)備。中國(guó)擁有最大的手機(jī)用戶，而掌上電腦(或 pda) 由于易于使用,攜帶方便,價(jià)格便宜，未來幾年將得到快速發(fā)展，pda 與手機(jī)已呈現(xiàn)融合趨勢(shì)。（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 包括路由器、交換機(jī)、web server、網(wǎng)絡(luò)接入盒等各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備?；?linux 等的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格低廉，將為企業(yè)提供更為廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)方案。設(shè)計(jì)和制造嵌入式瘦

12、服務(wù)器、嵌入式網(wǎng)關(guān)和嵌入式因特網(wǎng)路由器已成為嵌入式 internet 時(shí)代的關(guān)鍵和核心技術(shù)。 （4）工控、仿真、醫(yī)療儀器等 工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、國(guó)防等部門對(duì)智能控制需求的不斷增長(zhǎng)，同時(shí)也對(duì)嵌入式微處理器的運(yùn)算速度、可擴(kuò)充能力、系統(tǒng)可靠性、功耗和集成度等方面提出了更高的要求。 1.2.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)： （1）嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的 嵌入式 cpu 與通用型的最大不同就是嵌入式 cpu 大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用 cpu 中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入

13、式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，與網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。 （2）嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。 （3）嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 - 3 -（4）嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。 （5）為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般

14、都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。 （6）嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。1.2.3 嵌入式系統(tǒng)的展望 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化產(chǎn)品空前繁榮。嵌入式軟件已經(jīng)成為數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新和軟件增值的關(guān)鍵因素，是未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。由于數(shù)字化產(chǎn)品具備硬件平臺(tái)多樣性和應(yīng)用個(gè)性化的特點(diǎn)，因此嵌入式軟件呈現(xiàn)出一種高度細(xì)分的市場(chǎng)格局，國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)入也很難壟斷整個(gè)市場(chǎng)，這為我國(guó)的軟件產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。嵌入式支撐軟件是嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而與嵌入式操作系統(tǒng)緊密聯(lián)系的開發(fā)調(diào)試工

15、具是嵌入式支撐軟件的核心，它的集成度和可用性將直接關(guān)系到嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)效率。目前，嵌入式系統(tǒng)工程師隊(duì)伍迅速擴(kuò)大，與他們緊密相伴的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具的發(fā)展?jié)摿κ志薮?。?pc 時(shí)代的數(shù)字化產(chǎn)品要求強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和多媒體處理能力、易用的界面和豐富的應(yīng)用功能。無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，使更多的信息設(shè)備運(yùn)用無線通訊技術(shù)。同時(shí)，java 技術(shù)的發(fā)展，對(duì)開發(fā)相關(guān)無線通訊軟件起到推動(dòng)作用，因此嵌入式瀏覽器、嵌入式多媒體套件和無線通訊軟件、嵌入式 gui、嵌入式應(yīng)用套件、嵌入式 java 成為嵌入式支撐軟件的基本要素，能夠組合應(yīng)用或作為產(chǎn)品單獨(dú)銷售，市場(chǎng)十分巨大。嵌入式市場(chǎng)非常廣泛。目前嵌入式系統(tǒng)帶來的工業(yè)

16、年產(chǎn)值已超過了 1 萬億美元，未來 5 年僅基于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全數(shù)字電視產(chǎn)品，就將在美國(guó)產(chǎn)生每年 1500 億美元的新市場(chǎng)。在美國(guó)，到下一個(gè)世紀(jì)接入 internet 將有一億輛汽車、幾千萬臺(tái)個(gè)人通訊裝置、每個(gè)家庭中 5-20 個(gè)聯(lián)網(wǎng)的家用電器。以信息家電為代表的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代嵌入式產(chǎn)品，不僅為嵌入式市場(chǎng)展現(xiàn)了美好前景，注入了新的生命；同時(shí)也對(duì)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，特別是軟件技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。這主要包括：支持日趨增長(zhǎng)的功能密度、靈活的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接、輕便的移動(dòng)應(yīng)用和多媒體的信息處理，此外，當(dāng)然還需對(duì)付更加激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 （1）.嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)需要強(qiáng)大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持 隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟

17、、帶寬的提高，icp 和 asp 在網(wǎng)上提供的信息內(nèi)容日趨豐富、應(yīng)用項(xiàng)目多種多樣，像電話手機(jī)、電話座機(jī)及電冰箱、微波爐等嵌入式電子設(shè)備的功能不再單一，電氣結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。為了滿足應(yīng)用功能的升級(jí)，設(shè)計(jì)師們一方面采用更強(qiáng)大的嵌入式處理器如 32 位、64 位 risc 芯片或信號(hào)處理器 dsp 增強(qiáng)處理能力； - 4 -同時(shí)還采用實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。目前，國(guó)外商品化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，已進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的有 windriver、microsoft、qnx 和 nuclear 等產(chǎn)品。我國(guó)自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀

18、公司的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái) deltasystem,它不僅包括deltacore 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),而且還包括 lamdatools 交叉開發(fā)工具套件、測(cè)試工具、應(yīng)用組件等；此外，中科院也推出了 hopen 嵌入式操作系統(tǒng)。 （2）聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢(shì) 為適應(yīng)嵌入式分布處理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上網(wǎng)需求，面向 21 世紀(jì)的嵌入式系統(tǒng)要求配備標(biāo)準(zhǔn)的一種或多種網(wǎng)絡(luò)通信接口。針對(duì)外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入設(shè)備必需配有通信接口,相應(yīng)需要 tcp/ip 協(xié)議簇軟件支持；由于家用電器相互關(guān)聯(lián)(如防盜報(bào)警、燈光能源控制、影視設(shè)備和信息終端交換信息)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)儀器的協(xié)調(diào)工作等要求，新一代嵌入式設(shè)備還需具備 ieee1394、usb、

19、can、bluetooth 或 irda 通信接口，同時(shí)也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。為了支持應(yīng)用軟件的特定編程模式，如web 或無線 web 編程模式，還需要相應(yīng)的瀏覽器，如 html、wml 等。 （3）.支持小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本 為滿足這種特性，要求嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)者相應(yīng)降低處理器的性能，限制內(nèi)存容量和復(fù)用接口芯片。這就提高了對(duì)嵌入式軟件設(shè)計(jì)技術(shù)要求。如，選用最佳的編程模型和不斷改進(jìn)算法，采用 java 編程模式，優(yōu)化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富經(jīng)驗(yàn)，又要發(fā)展先進(jìn)嵌入式軟件技術(shù)，如 java、web 和 wap 等。 （4）.提供精巧的多媒體人

20、機(jī)界面 嵌入式設(shè)備之所以為億萬用戶樂于接受，重要因素之一是它們與使用者之間的親和力，自然的人機(jī)交互界面，就好象司機(jī)操縱高度自動(dòng)化的汽車主要還是通過習(xí)慣的方向盤、腳踏板和操縱桿。 1.31.3 內(nèi)存的概述內(nèi)存的概述 內(nèi)存（memory） ，即存儲(chǔ)器。在計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)器是很重要的一個(gè)部分。存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，有了存儲(chǔ)器，才有記憶功能，才能保證正常工作。存儲(chǔ)器的種類很多，按其用途可分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存） ，輔助存儲(chǔ)器又稱外存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱外存） 。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤，像硬盤，軟盤，磁帶，cd 等，能長(zhǎng)期保存信息，并且不依賴

21、于電來保存信息，但是由機(jī)械部件帶動(dòng)，速度與 cpu 相比就顯得慢的多。內(nèi)存指的就是主板上的存儲(chǔ)部件，是 cpu 直接與之溝通，并用其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的部件，存放當(dāng)前正在使用的（即執(zhí)行中）的數(shù)據(jù)和程序，它的物理實(shí)質(zhì)就是一組或多組具備數(shù)據(jù)輸入輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的集成電路，內(nèi)存只用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，一旦關(guān)閉電源或發(fā) - 5 -生斷電，其中的程序和數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。 既然內(nèi)存是用來存放當(dāng)前正在使用的（即運(yùn)行中）的數(shù)據(jù)和程序，那么它是怎么工作的呢？我們平常所提到的計(jì)算機(jī)的內(nèi)存指的是動(dòng)態(tài)內(nèi)存（即 dram） ，動(dòng)態(tài)內(nèi)存中所謂的“動(dòng)態(tài)” ，指的是當(dāng)我們將數(shù)據(jù)寫入 dram 后，經(jīng)過一段時(shí)間，數(shù)據(jù)會(huì)丟失，因此需要一個(gè)

22、額外的電路進(jìn)行內(nèi)存刷新操作。具體的工作過程是這樣的：一個(gè) dram 的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的是 0 還是 1 取決于電容是否有電荷，有電荷代表 1，無電荷代表 0。但時(shí)間一長(zhǎng)，代表 1 的電容會(huì)放電，代表 0 的電容會(huì)吸收電荷，這就是數(shù)據(jù)丟失的原因；刷新操作定期對(duì)電容進(jìn)行檢查，若電量大于滿電量的 1/2，則認(rèn)為其代表 1，并把電容充滿電；若電量小于 1/2，則認(rèn)為其代表 0，并把電容放電，藉此來保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性。 從一有計(jì)算機(jī)開始，就有內(nèi)存。內(nèi)存發(fā)展到今天也經(jīng)歷了很多次的技術(shù)改進(jìn)，從最早的 dram 一直到 fpmdram、edodram、sdram 等，內(nèi)存的速度一直在提高且容量也在不斷的增加。1.

23、41.4 本文的工作本文的工作本文以存儲(chǔ)設(shè)備中使用到的 fclink(fc: fibre channel)適配卡（嵌入設(shè)備）為例，討論對(duì)于其各內(nèi)存部件進(jìn)行測(cè)試的理論和實(shí)際方法。該系統(tǒng)的框圖如下：cpu memoryddr-rammemory controller chipsetprotocol chipdata bufferddr-rampldflashx2nvramcpufc chipbridgesfpsfpphydevice i/fsystem pci buspci-x 80mhz/64bit60 x cpu bus133-200mhz/64bit100m ethernetuartloca

24、l pci buspci-x 80mhz/64bitpci-express bus測(cè)試對(duì)象測(cè)試對(duì)象圖示說明：圖示說明： - 6 -其中 cpu memory ddr-ram、data buffer ddr-ram 和 nvram 是屬于隨機(jī)存儲(chǔ)器ram(random access memory, ram)，而圖中的 flash x2 是指二塊快閃存儲(chǔ)器（flash rom） ，屬于只讀存儲(chǔ)器(read only memory, rom)。cpu memory 容量 128m，data buffer 容量為 128m，flash x2 是的容量是 8m x2，nvram 為 32k 的容量。本設(shè)

25、計(jì)在測(cè)試中具體要對(duì)嵌入式設(shè)備的存儲(chǔ)器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試中包括對(duì)存儲(chǔ)器的地址是否全部可以使用，能否完整存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)，確認(rèn)存儲(chǔ)器的內(nèi)部電路是否有時(shí)間延遲、噪音等，以及測(cè)試存儲(chǔ)器的內(nèi)存單元的地址解碼器功能等等。在所有測(cè)試中，目的是測(cè)試存儲(chǔ)器是否能夠正常工作，如果有問題將會(huì)返回存儲(chǔ)器中的地址，并根據(jù)出錯(cuò)碼給出一定的提示信息。 - 7 -2 2 內(nèi)存檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介內(nèi)存檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介隨著時(shí)代的進(jìn)步，幾乎每家每戶都有電腦，伴隨著電腦的普及，人們和電腦配件打的交道也越來越多了，然而內(nèi)存又是人們很頭疼的配件之一，通常我們會(huì)覺得內(nèi)存出錯(cuò)損壞的幾率不大，并且認(rèn)為如果內(nèi)存壞了，那么它是不可能通過主板的開機(jī)自檢程序的。事實(shí)上這

26、個(gè)自檢程序的功能很少，而且只是檢測(cè)容量和速度而已，許多內(nèi)存出錯(cuò)的問題并不能檢測(cè)出來。如果你在運(yùn)行程序時(shí)不時(shí)有某個(gè)程序莫名其妙地失去響應(yīng)或者打游戲時(shí)突然退出游戲返回桌面，甚至直接藍(lán)屏，打開文件時(shí)偶爾提示文件損壞，但稍后打開又沒問題，這時(shí)候有可能是內(nèi)存出問題了。目前有很多針對(duì) pc機(jī)內(nèi)存檢測(cè)的工具，其中軟件又以 memtest86、doc memory diagnostic（內(nèi)存神醫(yī)）等等軟件使用率比較高。在硬件方面，sp3000 又是最流行的測(cè)試工具。比如在“內(nèi)存神醫(yī)”中，這個(gè)內(nèi)存測(cè)試工具軟件是一種可自行起動(dòng)的電腦內(nèi)存檢測(cè)軟件。它使用方便，操作靈活。它基本可以檢測(cè)出常見的內(nèi)存故障。 “內(nèi)存神醫(yī)”

27、使用的測(cè)試算法和程序檢測(cè)電腦基本內(nèi)存和擴(kuò)展內(nèi)存。無需拆除內(nèi)存條即可進(jìn)行檢測(cè)。 從網(wǎng)上下載的初裝軟件可以生成一個(gè)自行起動(dòng)的“內(nèi)存神醫(yī)”測(cè)試軟盤。只要將這個(gè)軟盤插入欲測(cè)電腦的軟驅(qū)內(nèi)并起動(dòng)電腦即可開始內(nèi)存檢測(cè)。 “內(nèi)存神醫(yī)”提供十種精密的內(nèi)存檢測(cè)程序，其中包括 mats，march+，marchc-，以及 checkerboard 等。選用老化測(cè)試可以檢測(cè)出 95%以上內(nèi)存軟故障。用戶可以使用鼠標(biāo)器方便的選擇檢測(cè)程序和設(shè)定測(cè)試參數(shù)。目前在內(nèi)存產(chǎn)商中使用廣泛的還有內(nèi)存測(cè)試儀，比如 cst 公司的 sp3000 內(nèi)存測(cè)試儀，它首次將 simm 和 dimm 測(cè)試功能集成在一個(gè)通用的、可單獨(dú)使用的、便攜式

28、存儲(chǔ)器測(cè)試儀上。該測(cè)試儀能進(jìn)行 30 針 simm、72 針 simm、168 針 dimm、 200 針 dimm等多種存儲(chǔ)器模塊的測(cè)試。它配有支持 pc133、pc100、pc66 sdram； fpm； edo；sodimm；pcmcia sgram 等模塊的簡(jiǎn)單插拔式適配器。 測(cè)試能力 sp3000 sdram測(cè)試儀配有通用測(cè)試臺(tái)和滿足各種用戶測(cè)試需求的適配器。sp3000 sdram 測(cè)試儀帶有標(biāo)準(zhǔn) 168 針 sdram dimm 插座，可進(jìn)行 pc133、 pc100、 pc66 sdram 測(cè)試。 sp3000 dram 測(cè)試儀帶有 72 針和 168 針 dram simm/

29、dimm 插座，可進(jìn)行 dram edo fpm 模塊測(cè)試。 sp3000 組合測(cè)試儀配有上述二個(gè)適配器。您可選擇不同的適配器來滿足不同的需要。sp3000 測(cè)試儀靈活多變的模塊式結(jié)構(gòu)使其可以測(cè)試種類繁多的存儲(chǔ)器模塊。 測(cè)試 sdram、sgram、dram simm、edo dimm、sodimm 模塊、pcmcia 存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)芯片等器件只需選用不同的適配器，而使用相同的測(cè)試臺(tái)。sp3000 測(cè)試儀內(nèi)置 80 個(gè)數(shù) - 8 -據(jù)位和 16 路復(fù)用地址線，使測(cè)試容量高達(dá) 4g 字節(jié)。它的特性為：1.測(cè)試算法，定做了二種測(cè)試算法。walk data 和 walk address 測(cè)試模式用于快

30、速測(cè)試。它可在數(shù)秒內(nèi)完成焊接開/短路的檢測(cè)。marching 和棋盤測(cè)試算法可進(jìn)行存儲(chǔ)器單元的綜合測(cè)試。它可檢測(cè)漏焊，元件交叉污染，非連續(xù)故障及記時(shí)和噪聲等因素導(dǎo)致的故障。測(cè)試儀可對(duì)模塊的 eeprom 進(jìn)行測(cè)試和編輯（spd） 。2.增強(qiáng)性能，有一些增強(qiáng)性能用來提高測(cè)試精度。它們包括：芯片加熱，電壓抖動(dòng)，重復(fù)測(cè)試，計(jì)時(shí)參數(shù)可調(diào)（可選） ，可更改刷新模式和周期，刷新測(cè)試，icc 測(cè)量，地址和 ras/cas 測(cè)試。另外，它還支持帶奇偶校驗(yàn)位和 ecc 位的模塊。3.簡(jiǎn)單易用，模塊參數(shù)（如：訪問時(shí)間）的確認(rèn)只需輕輕按下一個(gè)按鈕。這種自動(dòng)確認(rèn)方式使用戶可以迅速識(shí)別未知模塊。測(cè)試完成后，故障數(shù)據(jù)位將

31、顯示在液晶顯示器上。如您需要打印測(cè)試報(bào)告，只需將打印機(jī)與內(nèi)置串口相連即可。4.簡(jiǎn)單易用，這種便攜式 simm/dimm 測(cè)試儀適用各種情況。在現(xiàn)場(chǎng)，您可使用電池包做電源。在實(shí)驗(yàn)室，您可以直接將它接到普通交流電源上。在大批量生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，理想的方案是將 sp3000 與 cst 的 roboflex 自動(dòng)化simm/dimm/sodimm/rimm 機(jī)械手相配，進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)試。無論何種情況，sp3000 都可連接到 pc 機(jī)上運(yùn)行，或下載公司的升級(jí)軟件。測(cè)試 ddr 的方法，盡管 ddr 存儲(chǔ)器與 sdr 相似，但是數(shù)據(jù)頻率的翻倍確實(shí)對(duì)測(cè)試工程師提出了挑戰(zhàn)。測(cè)試儀不僅要以加倍頻率鎖存數(shù)據(jù)讀取，而且

32、還要以加倍頻率寫數(shù)據(jù)。這要求有二個(gè) ddr 測(cè)試區(qū)以便進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。芯片級(jí)測(cè)試，ddr 芯片測(cè)試既在初期晶片階段也在最后封裝階段進(jìn)行。采用的測(cè)試儀通常是自動(dòng)測(cè)試存儲(chǔ)器測(cè)試儀，其價(jià)值一般在數(shù)百萬美元以上。測(cè)試儀的核心部分是一臺(tái)可編程的高分辨信號(hào)發(fā)生器。測(cè)試工程師通過編程來模擬實(shí)際工作環(huán)境；另外，他也可以對(duì)計(jì)時(shí)脈沖邊沿前后進(jìn)行微調(diào)。自動(dòng)測(cè)試儀（ate）系統(tǒng)也存在缺陷。它產(chǎn)生的任意波形數(shù)量受制于其本身的后備映象隨機(jī)存儲(chǔ)器和算法生成程序。由于映象隨機(jī)存儲(chǔ)器深度的局限性，使波形只能在自己的循環(huán)內(nèi)重復(fù)。因?yàn)?ddr 帶寬和速度是普通 sdr 的二倍，所以波形變化也應(yīng)是其二倍。因此，測(cè)試儀的映象隨機(jī)存儲(chǔ)器容

33、量會(huì)很快被消耗殆盡。為此，要保證一定的測(cè)試分辨率，就必須增大測(cè)試儀的內(nèi)存。建立測(cè)試頭也是一個(gè)棘手的問題。因?yàn)?ddr 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀取窗口僅有 12ns，所以管腳驅(qū)動(dòng)器的上升和下降時(shí)間非常關(guān)鍵。為保證在數(shù)據(jù)眼中心進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，需要較好的管腳驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)向速度。在頻率為 266mhz 時(shí)，開始出現(xiàn)傳輸線反射。設(shè)計(jì)工程師發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)測(cè)試平臺(tái)時(shí)必須遵循直線律。為保證信號(hào)的統(tǒng)一性，必須對(duì)測(cè)試頭布局進(jìn)行傳輸線模擬。管腳驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)度必須能最大限度降低高頻反射。測(cè)試頭設(shè)計(jì)模擬，針對(duì)測(cè)試的設(shè)計(jì)（dft）當(dāng)然收人歡迎，但卻不現(xiàn)實(shí)。因?yàn)樽?- 9 -動(dòng)測(cè)試儀的所需的測(cè)試時(shí)間與花費(fèi)正比于存儲(chǔ)器芯片的存儲(chǔ)容量。顯然測(cè)試大容量

34、的ddr 芯片花費(fèi)是相當(dāng)可觀的。新型 ddr 芯片的通用 dft 功能一直倍受重視，所以人們不斷試圖集結(jié)能有效控制和觀察的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。專用 dft 技術(shù)如：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)在jedec 會(huì)上提出的：采用并行測(cè)試模式進(jìn)行多重陣列測(cè)試。不幸的是由于考慮到芯片電路尺寸，該方案沒有被采納。ddr 作為一種商品，必須最大限度減小芯片尺寸來保持具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)位。存儲(chǔ)器模塊測(cè)試，對(duì)存儲(chǔ)器模塊測(cè)試的要求是千差萬別的。ddr 模塊的制造商假定已經(jīng)進(jìn)行過芯片級(jí)半導(dǎo)體故障的測(cè)試，因而他們的測(cè)試也就集中在功能練習(xí)和組裝錯(cuò)誤方面。通過采用 ddr 雙列直插存儲(chǔ)器模塊和小型雙列直插存儲(chǔ)器模塊，可以有三種不同存儲(chǔ)器模塊測(cè)試儀

35、方案：雙路讀取 ddr 測(cè)試結(jié)果。這恐怕是最簡(jiǎn)單的測(cè)試儀方案。大多數(shù)的測(cè)試儀公司一般僅對(duì)他們現(xiàn)有的 sdr 測(cè)試儀作一些很小的改動(dòng)就將它們作為 ddr 測(cè)試儀推出。sdr測(cè)試儀的寫方式是將同一數(shù)據(jù)寫在連續(xù)排列的二個(gè)位上。在讀取過程中，sdr 測(cè)試儀能首先讀 ddr 模塊的奇數(shù)位數(shù)據(jù)。然后，通過將數(shù)據(jù)鎖存平移半個(gè)時(shí)鐘周期，由第二通道讀偶數(shù)位。這使得測(cè)試儀能完全訪問 ddr 存儲(chǔ)器單元。該方法沒有包括真脈沖串測(cè)試，而且也不是真循環(huán)周期測(cè)試。采用實(shí)時(shí)專用集成電路（asic）控制器設(shè)計(jì) ddr 測(cè)試儀并不難。畢竟，新型 asic集成塊可以很容易達(dá)到所需的 266mhz 頻率。然而，考慮到測(cè)試儀體積與價(jià)

36、格方面的因素，采用場(chǎng)編程門陣列（fpga）作邏輯核心則更具競(jìng)爭(zhēng)力。采用 fpga 設(shè)計(jì) 266mhz 存儲(chǔ)器控制器確實(shí)是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗仨毷褂?0.18 微米線寬的芯片來實(shí)現(xiàn)上述性能。即使我們可以得到 0.18 微米線寬的芯片，但整個(gè)制備方案還沒有進(jìn)行全面的審核。我們必須與 fpga 的分銷商門合作，以克服所有障礙。我們需要的測(cè)試儀不僅僅是價(jià)格便宜，而且應(yīng)當(dāng)有一定的速度和測(cè)試精度。無論其它測(cè)試方法如何，存儲(chǔ)器模塊制造商一直在尋找超級(jí)母板模擬器。他們認(rèn)為最佳測(cè)試應(yīng)當(dāng)在處于實(shí)際工作環(huán)境中的母板上進(jìn)行。然而，制造商們也清楚 pc 機(jī)母板本身也存缺陷如：引導(dǎo)速度慢、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、插槽壽命短，這些均妨礙

37、了它在模塊測(cè)試儀上的應(yīng)用。由于技術(shù)上的突破，上述問題可以通過專門的軟件和硬件設(shè)計(jì)解決。制造商們準(zhǔn)備采用 x86 處理器和 pc 芯片組設(shè)計(jì)生產(chǎn)新型 ddr 模塊測(cè)試儀。它將通過專門的測(cè)試操作系統(tǒng)大大降低引導(dǎo)時(shí)間，另外采用高速緩沖運(yùn)算與專用軟件算法結(jié)合延長(zhǎng)雙列直插式存儲(chǔ)器模塊（dimm）插槽壽命。這意味著在更換測(cè)試器件時(shí)不必關(guān)電源和重新引導(dǎo)系統(tǒng)。當(dāng)然，新型測(cè)試儀并不等于母板，它僅是一種優(yōu)化性能的測(cè)試儀。它還將配備重載測(cè)試插槽。 - 10 -ddr dimm 模塊測(cè)試處理，模塊測(cè)試儀最重要的部分是自動(dòng)處理器。處理器一般采用鍍金連接器以保證與存儲(chǔ)器模塊良好的電接觸。在頻率為 266mhz 時(shí)，2 英

38、寸長(zhǎng)的連接器將會(huì)造成測(cè)試信號(hào)極大衰減。為解決上述難題，一種新型處理器面市了。它采用普通手動(dòng)測(cè)試儀的插槽。測(cè)試儀可以模擬手動(dòng)插入，平穩(wěn)地接入待測(cè)模塊的插槽；一旦測(cè)試完成，模塊又可以平穩(wěn)地從插槽中拔出。ddr 測(cè)試技術(shù)的轉(zhuǎn)變是以一種漸進(jìn)方式而不是突變方式進(jìn)行的。jedec（工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）不再直接干預(yù)該技術(shù)的發(fā)展，而是指出今后的改進(jìn)方向。根據(jù) jedec 的規(guī)劃，ddr333 將于 2002 年推出；ddrii 將于 2004 年推出。物理封裝將由 tsopii（小型塑料封裝）過渡到 fbga（倒裝球格陣列） 。由于內(nèi)存在人們的生活中做占據(jù)的地位日益重要，人們對(duì)于內(nèi)存是否能夠正常工作的關(guān)注也越來越

39、密切，這也促進(jìn)了內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展和內(nèi)存檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。 - 11 -3 3 嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)概述嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)概述有限的 rom，有限的 ram，有限的傳輸速率，使用廣泛而且不乏高危場(chǎng)所，這一切都需要嵌入式系統(tǒng)中有一個(gè)核心小，效率高，優(yōu)秀的內(nèi)存管理。無論是 rom 還是ram，其穩(wěn)定性對(duì)于嵌入系統(tǒng)的可靠性來說都是至關(guān)重要的，因此對(duì)于硬件中使用到的 rom 和 ram 進(jìn)行測(cè)試是十分有必要的。在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存約束通常是有限的。內(nèi)存分析工具用來處理在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配中存在的缺陷。當(dāng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存被錯(cuò)誤地分配后，通常難以再現(xiàn)，可能導(dǎo)致的失效難以追蹤，使用內(nèi)存分析工具可以避免這類缺陷進(jìn)入功能測(cè)試階段

40、。目前有兩類內(nèi)存分析工具軟件和硬件的?；谲浖膬?nèi)存分析工具可能會(huì)對(duì)代碼的性能造成很大影響，從而嚴(yán)重影響實(shí)時(shí)操作；基于硬件的內(nèi)存分析工具價(jià)格昂貴，而且只能在工具所限定的運(yùn)行環(huán)境中使用。雖然嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用廣泛而且前景光明，但對(duì)于一些嵌入式系統(tǒng)基層原理和硬件測(cè)試方面還只是一些專業(yè)人士比較了解，一般的用戶只關(guān)心嵌入式系統(tǒng)所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，相比較于 pc 機(jī)的內(nèi)存的廣為人知來說，更多的人也只是知道在嵌入式系統(tǒng)中存在內(nèi)存這一事實(shí)。目前在市面上比較有效的測(cè)試方法是安捷倫公司推出的 93000soc測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)嵌入式內(nèi)存的測(cè)試提供了行之有效的解決方案。嵌入式內(nèi)存測(cè)試，嵌入式內(nèi)存是 soc 芯片不可或缺的組成

41、部分，因此其測(cè)試以及分析的方法也就相當(dāng)重要。93000soc 測(cè)試系統(tǒng)在內(nèi)存的測(cè)試上，無須額外的硬件，可直接將高速數(shù)字測(cè)試通道，作為內(nèi)存測(cè)試之用，以達(dá)到全速測(cè)試的目的，同時(shí)在運(yùn)行中切換邏輯與內(nèi)存測(cè)試，能有效提高產(chǎn)率，并進(jìn)一步作冗余分析和修補(bǔ)。內(nèi)存測(cè)試與除錯(cuò)，首先，在 93000 提供的 apg(算法圖碼發(fā)生器)軟件中，我們可以描述出待測(cè)的內(nèi)存大小，包含 x 和 y 方向的地址數(shù)、fo 位數(shù)及其與實(shí)體地址的關(guān)系，即所謂的不規(guī)則圖碼。因?yàn)?93000soc 系統(tǒng)的獨(dú)立通道架構(gòu)，在資源安排上，可任意使用 1024 個(gè)測(cè)試通道，幾乎沒有 io 數(shù)的限制，也因此在 dut 板設(shè)計(jì)與引腳安排上更具有彈性.

42、當(dāng)待測(cè)對(duì)象有多個(gè)內(nèi)存塊，或者是對(duì)嵌入式內(nèi)存，只有部份引腳用于內(nèi)存測(cè)試時(shí)，利用 apg 中可定義多個(gè)測(cè)試端口的功能，可以指定不同的引腳至不同的測(cè)試端口是仍須定義存取的運(yùn)作，比如讀和寫，以及這些運(yùn)作中是否需要多任務(wù)或流水線處理。接著便需選擇測(cè)試圖碼，其目的在于利用一連串的讀寫動(dòng)作重復(fù)測(cè)試內(nèi)存的 - 12 -每一個(gè)單元，不同的圖碼可檢測(cè)到不同的制程錯(cuò)誤，例如固定錯(cuò)誤、耦合錯(cuò)誤等。93000 已將校驗(yàn)板、步進(jìn) 6n 等標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)存測(cè)試圖碼作成圖庫，使用者可直接選取，或者，根據(jù)待測(cè)物的特定需求，使用 ascii 格式自行編輯圖碼。內(nèi)存測(cè)試的圖碼需占用大量的向量?jī)?nèi)存，以 12x 12 的 256mbsram

43、 做一次步進(jìn) 6n 為例，掃描所有的地址需要約 10m 的周期，這還不含其它功能測(cè)試的向量。如采用具有獨(dú)立通道架構(gòu)的 93000 測(cè)試系統(tǒng)，使用軟件式 apg 能大大壓縮系統(tǒng)內(nèi)存的占用量至原本的 119,500，即約剩536 周期。因此，在測(cè)試具有多功能的 soc 芯片上，便不須擔(dān)心因?yàn)榧尤雰?nèi)存測(cè)試而需增加系統(tǒng)的內(nèi)存資源。內(nèi)存模塊因其不同的電路架構(gòu)，而須特別的除錯(cuò)工具，以便觀察待測(cè)對(duì)象出問題的地方是在哪里。93000 專為內(nèi)存測(cè)試提供了位圖與錯(cuò)誤存儲(chǔ)兩種除錯(cuò)工具，另外諸如狀態(tài)列表、示波器與時(shí)序圖亦可作為輔助使用。冗余修補(bǔ)，隨著高容量?jī)?nèi)存出現(xiàn)，只要有故障便丟棄整塊內(nèi)存的方式變得不切實(shí)際，通常 2

44、mb 以上的 sramdram，可在模塊上增加多余的行或列，利用激光繞開故障的點(diǎn)。至于有限的行或列是否足以修補(bǔ)故障，則須由測(cè)試系統(tǒng)判斷。 一般的內(nèi)存測(cè)試系統(tǒng)都有其判斷是否足以修補(bǔ)的算法，但很難說是否為最佳化，尤其當(dāng)待測(cè)對(duì)象較簡(jiǎn)單時(shí)。93000 提供的是一種動(dòng)態(tài)的冗余判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障點(diǎn)時(shí)，其地址與 io 資料會(huì)傳回利用 c 編輯的判斷程序處理。如果仍可以修補(bǔ)則繼續(xù)測(cè)試工作，反之，已知該芯片已無剩余的列或行可使用。當(dāng)發(fā)現(xiàn)還有故障的地址，表示已無法修補(bǔ)而必須丟棄時(shí)，其它的點(diǎn)就可跳過，直接測(cè)試另一個(gè)項(xiàng)目或跳至下一塊芯片，以節(jié)省測(cè)試時(shí)間。高速測(cè)試的挑戰(zhàn)，對(duì)于高速數(shù)字電路的測(cè)試，93000soc 系統(tǒng)同

45、樣也具有完備的解決方案。目前，93000soc 的 p 系列產(chǎn)品具有 600mhz、800mhz 直至 1ghz 的測(cè)試能力，其 np 系列產(chǎn)品，更具有高達(dá) 10ghz 的測(cè)試能力，充分滿足了高速 cpu 和網(wǎng)絡(luò)處理器的測(cè)試需求。但是，高速電路的測(cè)試不但要求測(cè)試系統(tǒng)的能力，也對(duì)整個(gè)測(cè)試環(huán)境提出了更高的要求。一般而言，我們首先會(huì)面臨到傳輸線的問題，傳輸線材質(zhì)的不同，其相對(duì)的電容特性及電感特性也不一樣。在低速傳輸?shù)沫h(huán)境中，傳輸線本身的電容效應(yīng)，電感效應(yīng)對(duì)于傳輸?shù)男畔⒉恢劣谟刑蟮挠绊?，但在高速傳輸?shù)沫h(huán)境之下，電容效應(yīng)和電感效應(yīng)造成了傳輸信息的失真，無論在芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸或是在芯片外部的應(yīng)用方面，

46、我們可以預(yù)見傳輸線本身的材質(zhì)及電器特性在高速環(huán)境下的重要性。 在芯片的測(cè)試環(huán)境中，包含了測(cè)試系統(tǒng)，配套設(shè)備如送片機(jī)負(fù)載板或是探頭探頭卡及芯片本身等幾個(gè)主要因素。在整個(gè)測(cè)試過程中，測(cè)試系統(tǒng)送出相關(guān)的測(cè)試向量，通過負(fù)載板探頭卡到芯片輸入端，然后接收由芯片輸出端送出的經(jīng)由芯片內(nèi)部邏輯運(yùn)算后的結(jié)果來判斷測(cè)試的正確性。這樣的過程看似簡(jiǎn)單，但在高速的環(huán)境下，測(cè)試系統(tǒng)與配套設(shè)備間的接口或者配套設(shè)備與芯片間的接口，由于接觸點(diǎn)的吻合程度， - 13 -或者彼此的電氣特性不同，會(huì)導(dǎo)致阻抗匹配的問題。為使阻抗匹配，可以在各個(gè)接口之間利用匹配電路來補(bǔ)償接口兩側(cè)的阻抗特性，如果有一側(cè)為開路端，則需要在端點(diǎn)加上終端電阻來

47、避免信號(hào)的全反射。在各種測(cè)試系統(tǒng)中，往返延時(shí)(rtd)是一項(xiàng)由于系統(tǒng)本身與芯片之間的連接而具有的一種特征，如圖 2 所示，為了確保芯片能夠不受傳輸延時(shí)影響，系統(tǒng)本身可校驗(yàn)提前送信號(hào)到芯片輸入端，或者延遲比較由芯片輸出端傳回的信號(hào)來補(bǔ)償這樣的影響。然而，這種現(xiàn)象若是發(fā)生在一個(gè) io 通道上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與比較信號(hào)發(fā)生的時(shí)間太靠近時(shí)，這種補(bǔ)償是沒有效用的，這種發(fā)生在傳輸線上信號(hào)沖突的情形稱為總線爭(zhēng)用，在高速傳輸?shù)臏y(cè)試中，發(fā)生的機(jī)率較高。為了避免這種情形可由測(cè)試程序的圖碼和定時(shí)來考量，將驅(qū)動(dòng)傳送信號(hào)前的信號(hào)比較情形改為不予考慮或?qū)烧叩臅r(shí)間設(shè)定分開至少一個(gè) rtd 的時(shí)間，在此同時(shí)最好能與芯片的設(shè)計(jì)者

48、一起討論以確保錯(cuò)誤覆蓋率。 - 14 - 4 4 嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.14.1 引言引言大部分的軟件開發(fā)者把存儲(chǔ)器想成是隨機(jī)存取的或者是只讀的。但是，實(shí)際上，每一種都有亞型，甚至有混合型的。在一個(gè) ram 設(shè)備中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的每一個(gè)位置的數(shù)據(jù)都可以在需要的時(shí)候讀或者寫；在一個(gè) rom 設(shè)備中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的每一個(gè)位置的數(shù)據(jù)都可以隨意的讀取，但是不能夠?qū)懭?，有些時(shí)候，在一個(gè)類似 rom 設(shè)備中改寫其中的數(shù)據(jù)是可能的。這種設(shè)備叫做混合存儲(chǔ)器，因?yàn)樗瑫r(shí)表現(xiàn)出了ram、rom 的一些特征。ram 的類型：在 ram 家族中有二個(gè)重要的存儲(chǔ)設(shè)備：

49、sram、dram。在他們之間主要的差別在于存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)的壽命。sram（靜態(tài) ram）只要是芯片中有電就會(huì)保持其中的數(shù)據(jù)直到掉電為止，而 dram（動(dòng)態(tài) ram）只有極短的數(shù)據(jù)壽命通常不超過 0.25 秒，即使在連續(xù)供電的情況下也是如此。目前，dram 的應(yīng)用要比 sram 要廣泛的多，原因有以下幾方面：1.在同樣大小的芯片中，dram 的繼承度遠(yuǎn)高于 sram，如dram 的基本單元電路是一個(gè) mos 管，而 sram 是 6 個(gè) mos 管；2.dram 行列地址按先后順序傳輸，減少芯片引腳，也減少了封裝尺寸；3.dram 的功耗僅為 sram 的1/6；4.dram 的價(jià)格僅為 s

50、ram 的 1/4。但是 dram 也有缺點(diǎn)：1.由于使用動(dòng)態(tài)元件（電容） ，因此它的速度要比 sram 低；2.dram 需要再生，需要配置再生電路，也需要消耗一部分功率。通常，容量不大的高速存儲(chǔ)器大多用 sram 實(shí)現(xiàn)。rom 的類型：rom 家族中的存儲(chǔ)器是按照向其中寫入的新數(shù)據(jù)的方法（通常叫做編程）及其可以重寫的次數(shù)來區(qū)分的。這個(gè)劃分反映了 rom 設(shè)備從硬連線，到一次性可編程，到可擦寫可編程的演化過程。這些設(shè)備一個(gè)共同的特性就是他們都能永久的保存數(shù)據(jù)和程序，甚至在斷電之后。真正第一個(gè) rom 是硬連線設(shè)備，它包含一組預(yù)先編排的數(shù)據(jù)或指令。rom 中的內(nèi)容不得不在芯片生產(chǎn)出來之前指定，

51、因此實(shí)際的數(shù)據(jù)用來安排芯片內(nèi)部的晶體管，硬連線內(nèi)存依舊在使用，目前被稱為“掩膜 rom” 。比掩膜 rom 更進(jìn)一步的是 prom（可編程 rom） ，為了 把你的數(shù)據(jù)寫入到 prom 中，需要使用到設(shè)備編程器，還有一種 eprom（可擦寫可編程 rom） ，只需要把該設(shè)備暴露在強(qiáng)紫外線光源下，即可擦除。最近幾年存儲(chǔ)器的技術(shù)已經(jīng)成熟，ram 和 rom 設(shè)備之間的界限已經(jīng)漸漸模糊，現(xiàn)在有幾種類型的存儲(chǔ)器結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)，這種存儲(chǔ)器不屬于任何一類，總體上可以 - 15 -看做是混合存儲(chǔ)設(shè)備。混合存儲(chǔ)器可以隨意的讀寫，就像 ram 一樣，但可以保持其內(nèi)容而不需要供電，就像 rom 一樣。有二種混合

52、型設(shè)備，eeprom 和快閃存儲(chǔ)器（flash-rom）是 rom 設(shè)備的子代；第三種，nvram，是 sram 的改版。其中快閃存儲(chǔ)器和 nvram也屬于本次設(shè)計(jì)中的測(cè)試對(duì)象?？扉W存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)器技術(shù)的最新發(fā)展，它具有高密度，低價(jià)格，非易失性，快速以及電器可重編程等特點(diǎn)。但是向快閃存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)很困難，這有三個(gè)原因：1.每一個(gè)存儲(chǔ)位置必須在重寫操作之前被擦除。如果舊的數(shù)據(jù)沒有被擦除，寫操作的結(jié)果會(huì)是新舊數(shù)據(jù)的某個(gè)邏輯組合，存儲(chǔ)的值通常不是所期望的；2.每次只能有一個(gè)扇區(qū)或者塊被擦除；不可能只是擦除一個(gè)單個(gè)的字節(jié)，具體一個(gè)扇區(qū)的大小是隨設(shè)備的不同而變化的，但是它通常是幾千字節(jié)的量級(jí)；3.擦除舊

53、數(shù)據(jù)的過程和寫入新數(shù)據(jù)的過程是隨著制造商的不同而變化的，通常更加復(fù)雜。為了使快閃存儲(chǔ)器更加好用，就必須加入一個(gè)軟件層（即快閃存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)）以使得它更容易被使用，如何創(chuàng)建這么一個(gè)軟件層不在本文的討論范圍內(nèi)，因此在這里只是提一下。而 nvram（nonvolatile ram，非易失 ram） ，nvram 通常只是一個(gè)帶有后備電池的sram，當(dāng)電源接同時(shí)，nvram 就像任何一個(gè)其他 sram 一樣，但當(dāng)電源切斷時(shí)，nvram從電池中獲得足夠的電力保持現(xiàn)存的內(nèi)容，nvram 在嵌入式設(shè)備中應(yīng)用非常普遍；但它非常昂貴，它的應(yīng)用被限制于存儲(chǔ)僅幾百字節(jié)的系統(tǒng)關(guān)鍵信息。下表中概括了不同存儲(chǔ)器類型的特征：

54、存儲(chǔ)器種類易失性可寫擦除大小擦除周期相對(duì)速度sram是是字節(jié)無限制快dram是是字節(jié)無限制適中掩膜 rom否否無無快prom否用編程器可寫一次無無快eprom否是，利用編程器整個(gè)芯片有限制(見說明書)快eeprom否是字節(jié)有限制(見說明書)快(讀快寫慢)flash rom否是扇區(qū)有限制(見說明書)快(讀快寫慢)nvram否是字節(jié)無快無論是 rom 還是 ram，其穩(wěn)定性對(duì)于嵌入系統(tǒng)的可靠性來說都是至關(guān)重要的，因此對(duì)于硬件中使用到的 rom 和 ram 進(jìn)行測(cè)試是十分有必要的。而各個(gè)內(nèi)存診斷使用的 - 16 -內(nèi)存測(cè)試評(píng)價(jià)的 pattern，從邏輯上來看是共同的，因此著眼與 pattern 的概

55、要以達(dá)到測(cè)試的目的。4.24.2 嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存測(cè)試總體設(shè)計(jì)思想嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存測(cè)試總體設(shè)計(jì)思想存儲(chǔ)器測(cè)試的目的是確認(rèn)在存儲(chǔ)設(shè)備中的每一個(gè)存儲(chǔ)位置都在工作。換一句話說，如果你把數(shù) 50 存儲(chǔ)在一個(gè)具體的地址，你希望可以找到存儲(chǔ)在那里的那個(gè)數(shù)，直到另一個(gè)數(shù)寫入。任何存儲(chǔ)器測(cè)試的基本思想都是寫一些數(shù)值到每一個(gè)內(nèi)存設(shè)備的地址，檢驗(yàn)讀回的數(shù)據(jù)。如果所有讀回的數(shù)據(jù)和那些寫入的數(shù)據(jù)是一樣的，那么就可以說存儲(chǔ)設(shè)備通過了測(cè)試。所以只有通過認(rèn)真選擇合適的一組數(shù)據(jù)你才可以確信通過的結(jié)果是有意義的。存儲(chǔ)器中可能會(huì)存在一些電子線路問題，這個(gè)問題可能是由電路板設(shè)計(jì)或者制造中的錯(cuò)誤造成的。連接存儲(chǔ)器和處理器的每一根線都是三

56、種中的一種：地址線、數(shù)據(jù)線、控制線。地址和數(shù)據(jù)線分別用來選擇內(nèi)存地址以及傳輸數(shù)據(jù)?？刂凭€告訴存儲(chǔ)設(shè)備處理器是要讀還是要寫，以及數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)木_時(shí)間。如果問題出在數(shù)據(jù)線路上，幾個(gè)數(shù)據(jù)位可能看上去是像“粘”在了一起（也就是說，無論傳輸?shù)臄?shù)據(jù)如何，二個(gè)或者二個(gè)以上的位總是包含相同的值） 。類似的，一個(gè)數(shù)據(jù)位可能“粘高” （總是 1） ，或者是“粘低” （總是 0） 。這些問題可以通過寫入一個(gè)設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)序列來檢測(cè)。每一個(gè)數(shù)據(jù)管腳可以被設(shè)置成 0 或 1，而不受其他管腳的影響；如果地址線出了問題，那么二個(gè)存儲(chǔ)器位置中的內(nèi)容看上去可能像是重疊的。換句話說，寫到某一個(gè)地址的數(shù)據(jù)會(huì)覆蓋其他地址的內(nèi)容。這是

57、因?yàn)楸欢搪坊蛘唛_路的地址線會(huì)使得存儲(chǔ)設(shè)備看到的地址不同于處理器選擇的地址。如下圖，就是存儲(chǔ)器內(nèi)部線路出現(xiàn)了短路或開路： - 17 -有的時(shí)候存儲(chǔ)器還會(huì)出一個(gè)很另類的錯(cuò)誤無存儲(chǔ)器芯片，這是一個(gè)顯而易見的問題，但是由于無連接電子線路的電容特性，一些存儲(chǔ)器測(cè)試不能檢測(cè)到這個(gè)問題，比如，假設(shè)使用以下測(cè)試算法：把值 1 寫入到存儲(chǔ)器的第一個(gè)位置，然后讀回，驗(yàn)證他的值，把值 2 寫入到存儲(chǔ)器的第二個(gè)位置，讀回并驗(yàn)證依次類推。因?yàn)槊恳淮巫x的操作都是跟在相應(yīng)的寫操作之后的，所以有可能讀回來的數(shù)據(jù)不代表任何東西，只不過是上次寫操作保留在數(shù)據(jù)總線上的電壓罷了。如果數(shù)據(jù)被過快的讀回來，那么表面上看來數(shù)據(jù)好像已經(jīng)被保

58、存進(jìn)存儲(chǔ)器即使在總線的另一端沒有存儲(chǔ)器芯片存在。為了檢測(cè)出無存儲(chǔ)器芯片，測(cè)試必須改動(dòng)。不是在相應(yīng)的寫操作之后以及讀入驗(yàn)證，而是執(zhí)行幾個(gè)連續(xù)的寫操作后再進(jìn)行同樣數(shù)量的讀操作。比如，把值 1 寫入到第一個(gè)位置，值 2 寫入到第二個(gè)操作，值 3 寫入到第三個(gè)位置，然后驗(yàn)證第一個(gè)位置的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證第二個(gè)位置的數(shù)據(jù)等等。如果數(shù)據(jù)的值是唯一的（像上面所述的測(cè)試那樣），那么有無存儲(chǔ)器芯片就可以被測(cè)試出了：讀回來的第一個(gè)值會(huì)對(duì)應(yīng)于最后寫入的值3，而不是第一個(gè)寫入的值 1。上面所說的只是二種有可能發(fā)生的存儲(chǔ)器錯(cuò)誤，針對(duì)以上二種可能的錯(cuò)誤目前常用的獨(dú)立測(cè)試方法有三種。下面介紹這三種基本的獨(dú)立測(cè)試的算法：4.2.1

59、走 1 測(cè)試 走 1 測(cè)試： 由于測(cè)試對(duì)象是數(shù)據(jù)線，我們需要確定任何由處理器放置在數(shù)據(jù)線上的值都被另一端的存儲(chǔ)設(shè)備正確的接受。最明顯的測(cè)試方法就是寫入所有可能的數(shù)據(jù)值并且驗(yàn)證存儲(chǔ)設(shè)備成功的存儲(chǔ)了每一個(gè)。然而，那并不是最有效率的測(cè)試方法。一個(gè)更快的測(cè)試方法是一次測(cè)試總線上的一位。如果每一個(gè)數(shù)據(jù)位可被設(shè)置成為 0 和 1，而不受其他數(shù)據(jù)位的影響，那么數(shù)據(jù)總線就通過了測(cè)試。獨(dú)立測(cè)試數(shù)據(jù)位的好辦法是執(zhí)行所謂的“走 1 測(cè)試” 。下表說明了這個(gè)測(cè)試的 8 位版本中使用的數(shù)據(jù)模式。0000 00010000 00100000 01000000 10000001 00000010 00000100 0000

60、1000 0000 - 18 - 一個(gè)數(shù)據(jù)位被設(shè)置成 1，并且“走”過整個(gè)數(shù)據(jù)字。用于測(cè)試的數(shù)據(jù)值的數(shù)目和數(shù)據(jù)總線的寬度是一樣的。這就使測(cè)試的次數(shù)從 2n 減少到 n，其中 n 是數(shù)據(jù)總線的寬度。由于測(cè)試的只是這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)總線，所以所有的數(shù)據(jù)值都可以寫入相同的地址。在存儲(chǔ)設(shè)備中的任何地址都可以。然而，如果數(shù)據(jù)總線為了連接不只一個(gè)存儲(chǔ)器芯片而分裂開來，那么你需要在多個(gè)地址進(jìn)行數(shù)據(jù)總線的測(cè)試，每一個(gè)芯片對(duì)應(yīng)一個(gè)地址。為了執(zhí)行這一測(cè)試，只要把表中的第一個(gè)數(shù)據(jù)寫入，通過讀操作驗(yàn)證它，寫入第二個(gè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證它等待。當(dāng)?shù)竭_(dá)表尾的時(shí)候測(cè)試就結(jié)束了。可以在寫操作之后立即進(jìn)行讀操作，因?yàn)槲覀儾皇窃跍y(cè)試芯片的有無。