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ARM Cortex-M3的SRAM單元故障軟件的自檢測研究
摘要: 目前,對于存儲單元SRAM的研究都是基于硬件電路來完成,而且這些方法都是運用在生產過程中,但是生產過程并不能完全杜絕SRAM的硬件故障。在其使用過程中,如果SRAM硬件出錯,將導致程序出錯而且很難被發現。因此在運用的階段,為防止存儲單元損壞而導致系統出錯,通過軟件的方式對SRAM進行檢測是必要的。
關鍵詞: ARM Cortex-M3 SRAM
Abstract:
Key words :
  引言

  目前,對于存儲單元SRAM的研究都是基于硬件電路來完成,而且這些方法都是運用在生產過程中,但是生產過程并不能完全杜絕SRAM的硬件故障。在其使用過程中,如果SRAM硬件出錯,將導致程序出錯而且很難被發現。因此在運用的階段,為防止存儲單元損壞而導致系統出錯,通過軟件的方式對SRAM進行檢測是必要的。

  1 SRAM運行狀態分析

  SRAM是存儲非CONSTANT變量(如RW),它具有掉電即失的特點。由Cortex—M3的啟動步驟可知,系統上電后,首先執行復位的5個步驟:

  ①NVIC復位,控制內核;

  ②NVIC從復位中釋放內核;

  ③內核配置堆棧;

  ④內核設置PC和LR;

  ⑤運行復位程序。

  可以看出,不能在調入C環境之后檢測SRAM,必須在Cortex—M3復位之前和啟動之后進行檢測。

  在執行系統復位的最后一個步驟之前,系統都沒有對SRAM執行任何相關的數據傳送動作。第⑤步運行復位程序,在ST公司Cortex-M3處理器內核的STM32系列微控制器的啟動代碼中有一段復位子程序:

c.JPG

  在這個子程序里導入了__main,__main是C庫文件的入口地址。它執行下面3個步驟:

  ①復制非root(RW、RO)從Flash到SRAM;

  ②分配ZI區,并且初始化為0;

  ③跳轉到堆棧初始化子程序接口__rt_entry。

  由__main的第一步可以得出,在跳入__main之后,系統對SRAM進行了相關數據轉移的操作。因此,檢測SRAM必須在此步驟之前,否則將會覆蓋SRAM從Flash中轉移過來的數據。

  2 SRAM檢測方案設計

  在復位子程序跳入__main之前,設計另一個程序入口SRAM_Check,使PC指針指向該SRAM進行硬件單元檢測程序(SRAM_Check)的入口。在SRAM_check里,首先將PC指針指向SRAM的首地址并寫入0xFF,讀回該地址的值到通用寄存器Rn1,并對Rn1里的值進行加1操作,然后將Rn1和256做比較,得出SRAM硬件是否損壞。這種操作可以避免因SRAM硬件一直為1或0而出現算法本身錯誤。由于Cortex—M3復位后默認的時鐘為HSI,是一個內部RC振蕩器,因此精度不高。如果需要更準和快速的時鐘,就必須在跳入SRAM_Check之前對相關的寄存器進行操作。

  3 SRAM檢測軟件設計

  圖1為本文設計的SRAM檢測軟件程序流程。

d.JPG

  4 在線調試結果及分析

  上電復位后,在線調試PC指針指向Reset_Handler入口地址時的SRAM初始數值如圖2所示。可以看到,當系統復位時每個SRAM單元的數值均為0x00。

a.JPG

  在線調試下,圖3為對所有的SRAM地址進行檢測后SRAM的數值,完全符合程序設計要求。

  SRAM測試通過后,釋放所有的SRAM,還原為0x00,如圖4所示。

b.JPG

  5 結論

  本文提出了一種基于軟件的SRAM單元故障自檢測方法,通過在線調試得到的結果,可知該方法是完全可行的。在實際運用中,該方法能夠確保系統正常地運行在可靠的環境之上。如果SRAM單元有生產或運輸等損壞,也可以通過該方法方便地檢測出來,大大減少了系統排除故障的時間。



 

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