SDRAM存储芯片内存单元自动化测试程序设计

【摘要】SDRAM的同步动态存储可流水线操作指令，体现实时和省时的特点，但其本身存在的掉电数据丢失的缺点使得其在应用中进行SDRAM存储芯片内存单元读写的测试非常重要，否则可导致装置无法正常工作。本文就SDRAM存储芯片与ARM芯片配合使用的自动化测试进行详细阐述。

【关键词】SDRAM;自动化测试;设计

同步动态随机存取内存（synchronous dynamic random access memory，简称SDRAM）为同步动态存储器，可用来临时存放数据。SDRAM有一个同步接口，在响应控制输入前会等待一个时钟信号，时钟被用来驱动一个有限状态机，对进入的指令进行流水线操作，而不需要等待数据写入存储队列的时间。 其缺点为掉电数据会丢失。

我公司常将SDRAM存储芯片与ARM芯片配合使用，而用户烧写的程序运行在SDRAM上，如果该芯片出现问题，用户程序将不能正常运行，而导致未知的问题，甚至可以导致装置无法正常工作。因而对SDRAM存储芯片内存单元读写的测试可有效由于SDRAM内存单元、地址线和数据线的问题导致的设备发生异常，并且实现测试自动化，节省了测试时间，也保证了测试的精度。

1.测试策略及组网

本次测试开始时，曾设计3种测试方案：

方案1：使用产品代码的基础上进行修改

优点是工作量小，修改较小。

缺点是由于用户程序直接在SDRAM上运行，生成的变量直接保存到SDRAM中，并且程序运行的过程中串口缓冲区和显示缓冲区直接保存到SDRAM中，导致某些区域无法进行测试，所以放弃该方案。

方案2：通过移植UBOOT进行测试

优点是工作量小，修改较小，测试原理成熟。

缺点是uboot的代码和堆、栈空间0x10000000处开始，这些空间是不能被刷的，否则就挂死，所以放弃该方案。

方案3：通过修改BOOTLOADER进行测试

优点是工作量小，修改较小，可以对整个SDRAM进行完全测试。

缺点是呈现给操作者的结果不够直观，需要测试者具有一定的编程基础。

最终选择第3种测试方案。

2.测试环境与测试仪器

搭建测试环境：①笔记本电脑一台，型号：X230I;②硬件仿真工具一套，型号：JLINK③硬件仿真软件，型号：AXD

3.测试内容

3.1 数据线的连接测试

数据线的连接可能存在两种错误，一种是被断开，另一种布线或生产造成互相短路。Denx设计的数据线检测算法检测数据线的连接错误：以64位地址线为例，pattern=0b101010101010101010.... 能检测出奇偶位之间的数据错误。如果这个错误被排除，每两根数据线组成一组（这是理解下一个pattern的关键），再用相同的办法，检测每相邻两组之间是否有短路，就得到第二个pattern，就是 0b110011001100...... 依次类推，相继写入并读出这6个pattern分别是 0xaaaaaaaaaaaaaaaa，0xcccccccccccccccc，0xf0f0f0f0f0f0f0f0，0xff00ff00ff00ff00，0xffff0000ffff0000，0xffffffff00000000就能验证是否存在数据线交叉短路错误。

3.2 地址线错误测试

如果地址线存在错误，其症状是地址空间中的两个不同位置被映射到同一物理存储位置。更通俗地讲，就是写一个位置却“改变”了另一个位置。

地址线的错误检测相对简单，其算法是：

（1）将地址的值作为内容写入该地址处，汇编的表示方法是（addr）=addr。即将地址值写到地址对应的空间里，这样确保每一个位置的内容不同。

（2）依次将内存基地址的某一根地址线的值翻转（flip/toggle）得到某个地址，从该地址取值，如果该值和基地址的值相等，则表示某一位地址线有问题。

这个算法的特点是每次只检测一根地址线，方法简单有效。

3.3 SDRAM内存单元读写测试

（1）点击菜单栏“Execute”―“Go”命令，程序全速运行。

（2）测试者等待XX分钟，函数指针跳转到Main函数，看到提示则测试成功，如图1所示：

图1

（3）测试者等待XX分钟，未看到上图所示，用户点击菜单栏“Execute”―“Stop”命令，测试程序将停止。

（4）点击菜单栏“Processor Views”―“Registers”命令，查看“Current”―“R2”的Value值，该值即为内存单元读写错误单元。如图2所示：

图2

结果要求：SDRAM内存单元读写正确，测试者看到测试成功图即图1。

3.4 测试说明

本次测试时仅对SDRAM内存单元正确性进行测试。

存储单元的检测则是真正对DDR内存芯片的检测。内存芯片的常见错误是bit-stuck，简而言之，就是让它是0，它偏为1，让它为1，它偏为0，检测方法也很简单，就是用不同的pattern去写尽可能所有的地址并读回比较。因此测试数据选择0x55555555，0xAAAAAAAA。

4.总结

基于公司现有硬件平台设计的SDRAM内存单元测试程序，可以帮助我们进行SDRAM芯片的自动化测试，有效防止了由于SDRAM内存单元、地址线和数据线的问题，可能会出现导致设备发生异常，并且实现测试自动化，节省了测试时间，也保证了测试的精度，确保了SDRAM存储芯片的稳定可靠性。