检测内存测试三步法

DDR内存子系统常见硬件错误及Uboot中检测流程在U-Boot中 Denx U-Boot的开发商针对常见的DDR内存故障进行了严格的检测处理下图描述了该检测处理过程的三个步骤检测数据线、地址线和DDR物理存储部件主要涉及这三个步骤的处理过程和方法对于DDR子系统是很容易出故障并且是很难debug检测出来的而Denx所针对DDR内存故障设计的检测方法是非常严谨值得学习研究的。

下面主要是相关的检测处理思路及问题

1、为什么先检测数据线

因为如果数据线是断开的那么一切无从谈起接下来是检测地址线只有数据线和地址线都通过检测内存的存储单元才有意义这样的流程也利于分割定位问题。上面testing sequence 框图将整个检测过程分成三大步用三个虚线方框表示。

2、数据线的连接错误

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。

3、如何检测数据线的连接错误

Denx设计的数据线检测算法还是很Tricky和精秒的整个处理流程如下例子如果是两根数据线只需要写入并读出一个pattern=0b01 0b开头表示二进制数就能判断它们是否短路或断开。很明显大部分的嵌入式平台不止两根数据线我们以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以4根数据线为一组 8根线为一组相继得到共6个pattern分别是0x aaaaaaaaaaaaaaaa 

0x cccccccccccccccc  0xf0f0f0f0f0f0f0f0

0xff00ff00ff00ff00 0xffff0000ffff0000

0xffffffff00000000。只要相继写入并读出这6个pattern就能验证是否存在数据线交叉短路错误。

4、如何检测数据线与板上其它信号线交叉短路或断路

取以上6个pattern的反码总共12个pattern就能检测到每一位都可以写入和读出0和1。

5、什么是floating buses错误floatingbuses会“欺骗”测试软件如果测试软件写入并很快读出一个值的时候写操作会给数据线上的电容充电总线会短暂的保持它的状态。当测试软件读操作时总线会返回刚写入的值 即使实际上该数据线是断路的。

6、如何检测数据线的floating buses错误

检测floating buses错误的算法不复杂在写入和读回之间再插入一次对不同地址写入不同值的操作。例如 X写入X1位置,Y 写入Y1位置再从X1位置读出X值则表示floating buses错误不存在。

7、地址线的错误

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。

8、地址线的错误检测

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。

9、存储单元的错误

以上数据线和地址线的检测都是检测布线或工厂生产的错误而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。有一些常用的pattern如0x5555, 0xAAAA等。

10、几个简单的检测DDR故障的方法

上面的DDR检测算法虽然全面但是耗时比较长常常需要好几个小时在Uboo t命令行下也有几个简单的命令可以检测常见内存故障如下所示

1 、 mtest addr lenth pattern

这个命令需要注意 DDR在Uboot启动后被映射到了0地址但是uboot的代码和堆、栈空间0x10000000处开始这些空间是不能被刷的否则就挂死了。

2、复制NOR f lash的内容到内存中如cp.b 0x200800000x7fc0

20000然后比较cmp.b 0x20080000 0x7fc0 20000。

3 、下载kernel image到内存中 copy NOR flash或tftp都行然后调用iminfo LOAD_ADDR检测CRC错误。

第一种方法是用特定的pattern去刷DDR的空闲空间第二种和第三种方法可以说Pattern的随机性更大一些。

当然最彻底的检测方法当然是长时间跑Linux系统上面的方法更适用于系统不稳定时定位错误。

内存检测方法程序示例