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在各種單片機應用系統中,存儲器的正常與否直接關(guān)系到該系統的正常工作。為了提高系統的可靠性,對系統的可靠性進(jìn)行測試是十分必要的。通過(guò)測試可以有效地發(fā)現并解決因存儲器發(fā)生故障對系統帶來(lái)的破壞問(wèn)題。本文針對性地介紹了幾種常用的單片機系統RAM測試方法,并在其基礎上提出了一種基于種子和逐位倒轉的RAM故障測試方法。
1RAM測試方法回顧
(1)方法1
參考文獻中給出了一種測試系統RAM的方法。該方法是分兩步來(lái)檢查,先后向整個(gè)數據區送入#00H和#FFH,再先后讀出進(jìn)行比較,若不一樣,則說(shuō)明出錯。
(2)方法2
方法1并不能完全檢查出RAM的錯誤,在參考文獻中分析介紹了一種進(jìn)行RAM檢測的標準算法MARCH—G。MARCH一G算法能夠提供非常出色的故障覆蓋率,所需要的測試時(shí)間是很大的。MARCH—G算法需要對全地址空間遍歷3次。設地址線(xiàn)為”根,則CPU需對RAM訪(fǎng)問(wèn)6×2n次。
(3)方法3
參考文獻中給出了一種通過(guò)地址信號移位來(lái)完成測試的方法。在地址信號為全O的基礎上,每次只使地址線(xiàn)Ai的信號取反一次,保持其他非檢測地址線(xiàn)Aj(i≠j)的信號維持0不變,這樣從低位向高位逐位進(jìn)行;接著(zhù)在地址信號為全1的基礎上,每次只使地址線(xiàn)Ai的信號取反一次,保持其他非檢測地址線(xiàn)Aj(i≠j)的信號維持1不變,同樣從低位向高位逐位進(jìn)行。地址信號的移位其實(shí)就是按照2K(K為整數,大值為地址總線(xiàn)的寬度)非線(xiàn)性尋址,整個(gè)所需的地址范圍可以看成是以全0和全1為背景再通過(guò)移位產(chǎn)生的。在地址變化的給相應的存儲單元寫(xiě)入不同的偽隨機數據。在以上的寫(xiě)單元操作完成后,再倒序地將地址信號移位讀出所寫(xiě)入的偽隨機數據并進(jìn)行檢測。設地址線(xiàn)為n根,則CPU只對系統RAM中的2n+2個(gè)存儲單元進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
2基于種子和逐位倒轉的RAM測試方法
基于種子和逐位倒轉的測試方法是在方法3的基礎上改進(jìn)獲得的。方法3主要是使用全O和全1兩個(gè)背景數來(lái)移位展開(kāi)的,與MARCH—G算法相比獲得的故障覆蓋率稍微低些,但使用了較少的地址單元。這里我們把方法3中的背景數稱(chēng)為“種子”。以地址線(xiàn)為8根的RAM為例,種子分別取00000000和11111111兩個(gè)數,取00000000、11111111、0000llll和llll0000四個(gè)數,以及取00000000、11111111、00001111、11110000、00110011、1100llOO、01010101和10101010八個(gè)數來(lái)移位展開(kāi)測試,所達到的故障覆蓋率是不一樣的。種子數為2的改進(jìn)方法要低于MARCH—G算法的故障覆蓋率,種子數為4的改進(jìn)方法與MARCH—G算法相當,種子數為8的改進(jìn)方法能夠超過(guò)MARCH—G算法的效果。整體上基于種子和逐位倒轉的改進(jìn)方法是可以代替MARCH—G算法的,種子數目不同所需要的尋址次數也是不同的。設地址線(xiàn)為n根,種子數為2時(shí)需要訪(fǎng)問(wèn)RAM共計4”+4次,種子數為4時(shí)需要訪(fǎng)問(wèn)RAM共計8n+8次,種子數為8時(shí)需要訪(fǎng)問(wèn)RAM共計16n+16次,而MARCH—G算法需要訪(fǎng)問(wèn)RAM共計6×2n次??梢?jiàn),基于種子和逐位倒轉的改進(jìn)方法比MARCH—G算法的測試時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)大大降低。故障覆蓋率會(huì )隨著(zhù)種子數目的增加而提高,當然不同種子數時(shí)所需要的測試時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)也不同。在實(shí)際測試應用中要根據測試時(shí)間和測試故障覆蓋率的需求來(lái)選擇合適的種子數目,才能達到滿(mǎn)意的效果。
3
本文介紹了單片機系統RAM測試的一般方法,并在原有基礎上提出了一種基于種子和逐位倒轉的RAM故障測試方法。它具有診斷耗時(shí)短、故障覆蓋率高的特點(diǎn),有著(zhù)很高的應用價(jià)值。
DSP系統的引導裝載是指在系統加電時(shí),由DSP將一段存儲在外部非易失性存儲器中的代碼移植到內部高速存儲器單元并執行的過(guò)程。這種方式即可利用外部存儲單元擴展DSP本身有限的ROM資源,又能充分發(fā)揮DSP內部資源的高速效能。引導裝載系統的性能直接關(guān)系到整個(gè)DSP系統的可靠性和處理速度,是DSP系統設計中必不可少的重要環(huán)節。在裝載系統中,外部非易失性存儲器和DSP的性能尤為重要。FLASH是一種高密度、非易失性的電可擦寫(xiě)存儲器,單位存儲比特的價(jià)格比傳統EPROM要低。為此,本文介紹了TMS320C6713浮點(diǎn)DSP芯片和SST公司提供的SST39VF400AFLASH存儲器的基本特點(diǎn),給出了使用該FLASH存儲器設計和實(shí)現完整的TMS320C6713DSP引導裝載系統的具體方法。
1硬件設計
1.1主要芯片介紹
DSP自動(dòng)引導裝載系統主要使用DSP芯片(TMS320C6713)和外擴存儲器(SST39VF400A)兩種芯片來(lái)實(shí)現。其中TMS320C6713是一款高性能的32位浮點(diǎn)DSP,適用于音頻信號處理。該芯片的內部結構是在TMS320C62XX的基礎上加以改進(jìn)制成的,其內部集成了多個(gè)功能單元,并采用了先進(jìn)的VLIW體系結構及流水線(xiàn)技術(shù);它采用3.3V的I/O電壓和1.8V的內核電壓供電方式,并具有兩級cache緩存結構。它還有以下兩個(gè)主要特點(diǎn):是運行速度快。德州儀器公司(TI)推出的這一款300MHz的TMS320C6713數字信號處理器(DSP)的處理速度高達1800MFLOPS。TMS320C6713可以使用的工作時(shí)鐘和對應指令周期表如表1所列。
TMS320C6713可以使用的工作時(shí)鐘和對應指令周期表如表1所列
是精度高。TMS320C6713有三個(gè)因素影響著(zhù)浮點(diǎn)格式的內在高精度。浮點(diǎn)DSP的24位I/O字長(cháng)在整數與實(shí)數值方面可實(shí)現比定點(diǎn)器件中常用的16位字長(cháng)更高的jingque度。第二.取冪大幅提高了應用可用的動(dòng)態(tài)范圍,較大的動(dòng)態(tài)范圍對處理極大數據集以及難以方便預計數據集范圍的情況相當重要。第三,硬件內部的浮點(diǎn)數據表示法比定點(diǎn)器件更為jingque,這就保證了終結果的更高jingque度。
SST39VF400A是SST公司推出的FLASH存儲器。該器件十分適合用作外擴存儲器,它的存儲容量為4MB,采用3.3V單電源供電,無(wú)需額外提供高電壓即可通過(guò)一些特殊的命令字序列來(lái)實(shí)現對各個(gè)子模塊的讀寫(xiě)和擦除。并可重復十萬(wàn)次以上,還可通過(guò)DSP編程來(lái)實(shí)現對它的讀寫(xiě)操作,十分適合于系統的調試和開(kāi)發(fā)。
1.2系統硬件接口設計
DSP訪(fǎng)問(wèn)片外存儲器主要通過(guò)外部存儲器接口(EMIF)完成。它不僅具有很強的接口能力(可以和各種存儲器直接接口),具有很高的數據吞吐能力(高達1200MB/s)。TMS320C6713的EMIF能支持8位、16位和32位寬的所有存儲器,當從這些窄位寬的存儲空間讀寫(xiě)數據時(shí),EMIF會(huì )將多個(gè)數據打包成一個(gè)32位的值,而不必增加額外電路。TMS320C6713與SST39VF400的接口電路設計如圖1所示。該電路主要通過(guò)DSP的相關(guān)輸出管腳來(lái)控制FLASH的擦除和讀寫(xiě)。其中,A0~A19為地址線(xiàn),DQ0~DQ15為數據線(xiàn),OE和WE分別為輸出使能和寫(xiě)使能,CE1為片使能。由于TMS320C6713默認的引導模式是從外部CE1空間的16位FLASH來(lái)引導裝載,TMS320C6713的CE1和FLASH的片選CE相連。