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ROM和RAM测试总结
发布时间:2009/7/22  阅读次数:615  字体大小: 【】 【】【
在硬件系统出厂前要进行产品测试;在嵌入式系统工作之前,一般也要进行自检,其中ROM和RAM检测必不可少,可是有不少人对于测试目的、原因和方法存在错误理解。

为什么要测试ROM和RAM,怎么测试呢?普遍的看法是:由于担心ROM和RAM芯片损坏,在出厂和使用前应该校验这两种芯片的好坏。测试RAM的方法是写读各个内存单元,检查是否能够正确写入;测试ROM的方法是累加各存储单元数值并与校验和比较。这种认识不能说错,但有些肤浅,照此编出的测试程序不完备。一般来说,ROM和RAM芯片本身不大会被损坏,用到次品的概率也比较小,真正出问题的,大都是其他硬件部分,因此,测试ROM和RAM往往是醉翁之意不在酒。

ROM测试

测试ROM的真正目的是保证程序完整性。

嵌入式软件和启动代码存放在ROM里,不能保证长期稳定可靠,因为硬件注定是不可靠的。以flash ROM为例,它会由于以下两种主要原因导致程序挥发:
1。受到辐射。本身工作在辐射环境里/运输过程中受到辐射(如过海关时被X光机检查)。
2。长时间存放导致存储失效,某些0、1位自行翻转。

无论如何,在硬件上存放的程序都是不可靠的。如果完全不能运行,那到也不会造成太大的损失。怕就怕程序可以运行,但某些关键数据/关键代码段被破坏,引发致命错误。为此,必须在程序正常工作前,在软件层面上保证所运行的程序100%没有被破坏,保证现在要运行的程序就是当初写入的。

保证程序完整性的方法很多,例如对全部程序进行CRC校验(-16和-32)/累加和校验(移位累加),只要能在数学上确保出错概率极低,工程上就可以认为程序完整。
程序完整性测试通过,捎带着也就证明了ROM没有被损坏。即测试ROM是否损坏只是测试的副产品,不是主要目的。

RAM测试

测试RAM的真正目的是保证硬件系统的可靠性。

RAM真的是太不容易坏了,我至今还没有看见过一起因为RAM损坏导致的系统不正常现象。不过大部分问题却可以通过RAM测试反映出来。仔细想想,当硬件被生产出来/被插到背板上究竟会发生什么错误呢!是不是感到自己做的板子出问题的可能性更大!请考虑如下几点:
1。生产工艺不过关,过孔打歪了,与临近信号线距离不满足线规甚至打在了线上。
2。由于搭锡引起的信号线粘连。
3。虚焊/漏焊引起的接触不良。
4。不按规程操作,把手印儿印在了高频线上。
5。板子脏了也不吹,覆盖了一层灰尘(内含金属微粒)。
......
这些现象比较有趣,试举几例:
1。地址线A0和A1粘连。读出XXX00、XXX01、XXX10三个字节的数据完全一样。
2。数据线D0和D1粘连。D0和D1只要有一个为0,那么两条线都为0。
3。接触不良。时好时坏。
4。器件表面处理不干净,有助焊剂残留。低速访问正常,大负荷高速访问频繁死机。
总之,我们做的板子在生产中和使用中都会有出错机会,所以出厂前必须测试,使用前必须自检。(当然如果你做的不是实际产品而是实验室样品的话,可以简化步骤。)

如何测试RAM呢?

写一个数然后读出来判断显然测不出所有问题,单个测试数据不易覆盖全部测试内容,更不用说定位错误原因了(RAM坏、地址/数据线粘连、接触不良)。好的测试应尽可能测出粘连、RAM坏、单板高频特性。
我总结的方法是这样的:(如测试一个FFH字节的RAM)

首先,测试地址线,
1。0滑动,随机选择一个数如55、AA之类,依次写到FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH地址单元里去,把地址写成二进制数,可以看到比特0在地址总线上从低到高滑动,谓之0滑动。目的是测试这些地址线在依次变0时是否稳定正常。当每一根线由1变0,会产生下冲,如果下冲控制不好,在高频时会引起错误。单板上地址线不一定一样长,下冲也就不会完全一样,因此,每一根线都单独测一下下冲性能。
2。1滑动,随机选择一个数如55、AA之类,依次写到1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H地址单元里去,把地址写成二进制数,可以看到比特1在地址总线上从低到高滑动,谓之1滑动。,目的是测试这些地址线在依次变1时是否稳定正常。当每一根线由0变1,会产生上冲,如果上冲控制不好,在高频时会引起错误。单板上地址线不一定一样长,上冲也就不会完全一样,因此,每一根线都单独测一下上冲性能。上冲和下冲是不同的指标,要分别测一下。
3。全0变全1,随机选择一个数如55、AA之类,写到FFH单元,再写到00H单元,然后写到FFH单元。把地址写成二进制数,可以看到地址线从全0变到全1。由信号处理理论知,在电压阶跃跳变时包含无限宽频谱,其中高频部分对外产生辐射,这些辐射信号是干扰源,对临近线路产生较大影响。地址线一般集束布线,同时跳变会引起最大干扰。地址线从全0变到全1,干扰、上冲、扇出电流影响最大。
4。全1变全0,紧接上一步,随机选择一个数如55、AA之类,写到00H单元。把地址写成二进制数,可以看到地址线从全1变到全0,产生最大下冲干扰。
5。粘连测试。依次向不同地址单元写入不同数据并读出判断,如:1、2、3、4......此步骤捎带测试了RAM好坏。注意,千万别用相同数据测试,否则测不出粘连。
6。可选全0全1连续高速变化。目的是模拟最恶劣情况(大扇出电流、强干扰、上/下冲)。

然后,测试数据线,(原理与测试地址线相同,1、2两步顺带测试了数据线粘连)

1。0滑动,向某一固定地址依次写入FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH并读出判断。
2。1滑动,向某一固定地址依次写入1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H并读出判断。
3。全0变全1,所有单元置1(先清零再置1并读出判断)。
4。全1变全0,所有单元清零(清零并读出判断)。
5。可选全0全1连续高速变化。向某一单元高速交替写入若干全0和全1,最后以全0结束。

至此,RAM测试完毕,同时全部存储单元清零。

对于出厂检测程序,有较大发挥余地,如可以加入错误定位代码,自动指出错误原因和错误位置。
每一块单板的高频特性都会因为生产工艺误差(制板、材料、焊接、组装等)和使用情况而各不相同。同一块板子的高频特性在不同情况下表现也不相同。
综上所述,除了测试RAM好坏,大部分代码测的是单板硬件可靠性。
如果不关心高频特性,用原来的测试方法就差不多了(如果测试数据没选好,可能测不出数据线粘连),但应该认识到,测试RAM的主要对象不是RAM本身的好坏,而是连接RAM的单板硬件和线路。

以上是我实际工作经验的一些总结,写出来与大家交流,如有不对之处恳请指正!
源程序(伪代码)

代码:

//TEST ROM
TestROM()
{//用移位累加和校验
sum=0;
for(i=0;i<MAXRAMSize;i++){
sum=sum+ram[i];
sum=sum>>1;
}
if(sum==CHECKSUM) printf(ROM test OK!\n);
else printf(ROM test ERROR!\n);
}
//TEST RAM
TestRAM()
{
//地址线测试
0滑动;
1滑动;
全0变全1;
全1变全0;
粘连测试;
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