摘 要： 在大部分嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存的好壞主要依賴于內(nèi)存芯片廠家的檢測(cè)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的內(nèi)存偶然故障，缺乏有效的檢測(cè)手段。對(duì)嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存檢測(cè)的各個(gè)階段、內(nèi)存檢測(cè)方式以及全空間檢測(cè)方法等進(jìn)行了詳細(xì)描述。
關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng)；內(nèi)存檢測(cè)
嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存芯片種類繁多，其訪問方式、時(shí)序要求和初始配置并不完全相同，不同芯片的穩(wěn)定工作溫度等也不一樣，甚至同型號(hào)不同批次的芯片的特性還不一樣。這導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者在內(nèi)存芯片的兼容性開發(fā)、生產(chǎn)檢測(cè)和運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)上需要耗費(fèi)很多的精力。內(nèi)存問題小則影響到業(yè)務(wù)功能，大則影響到系統(tǒng)運(yùn)行，如何提供一套完整的內(nèi)存檢測(cè)手段，及時(shí)甄別出壞的內(nèi)存非常重要，本文就對(duì)嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測(cè)做一些探討。
1 典型的嵌入式系統(tǒng)
典型的嵌入式系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1中的BOOT Flash用于存放BOOT版本，BOOT版本實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的基本初始化，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)版本的加載；Version Flash用來存放業(yè)務(wù)版本；SDRAM/DDR作為BOOT版本、業(yè)務(wù)版本運(yùn)行時(shí)使用的內(nèi)存，也是本文描述的檢測(cè)對(duì)象。網(wǎng)口、串口用來作為版本加載、調(diào)試通道、管理通道等；其他接口和設(shè)備根據(jù)具體的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而不同，如交換芯片、顯示控制芯片和FPGA等。
2 內(nèi)存的檢測(cè)場(chǎng)景
嵌入式設(shè)備的內(nèi)存檢測(cè)可以存在于以下幾個(gè)階段：
?。?）生產(chǎn)中檢測(cè)：在出廠前進(jìn)行檢測(cè)，包括數(shù)據(jù)線、地址線測(cè)試，基本讀寫測(cè)試，強(qiáng)化測(cè)試，高低溫測(cè)試等，生產(chǎn)中的檢測(cè)本文不做深入描述；
?。?）上電自檢：在嵌入式系統(tǒng)上電過程中，各種業(yè)務(wù)還未正式啟動(dòng)，對(duì)內(nèi)存的檢測(cè)可以比較全面；
（3）運(yùn)行中檢測(cè)：業(yè)務(wù)正常運(yùn)行起來后，內(nèi)存已在使用中，只能對(duì)未使用的內(nèi)存空間做例行檢測(cè)。
對(duì)內(nèi)存的上電自檢及運(yùn)行中檢測(cè)，都是處在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，本文重點(diǎn)描述這部分檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)。
3 內(nèi)存檢測(cè)方案
在業(yè)務(wù)運(yùn)行階段，內(nèi)存已被部分使用，這個(gè)時(shí)候無法檢測(cè)到整個(gè)內(nèi)存空間的好壞，為了使內(nèi)存在應(yīng)用環(huán)境能做到完整檢測(cè)，需要利用BOOT階段協(xié)助檢測(cè)內(nèi)存。
首先有必要了解嵌入式系統(tǒng)的BOOT過程，如圖2所示。
BOOT代碼存在BOOT Flash中，一般分為BootCode1和BootCode2兩部分。BootCode1在BOOT Flash中直接運(yùn)行，完成內(nèi)存的基本初始化、拷貝BootCode2到內(nèi)存運(yùn)行。BootCode2也可能壓縮過，這種情況下，BootCode1運(yùn)行時(shí)還必須先解壓BootCode2再拷貝至內(nèi)存。BootCode2承擔(dān)了網(wǎng)口初始化、下載業(yè)務(wù)版本的功能。
在業(yè)務(wù)版本Version起來后，運(yùn)行它所占用的內(nèi)存無法測(cè)試到，本文考慮在BOOT階段對(duì)這塊區(qū)域進(jìn)行測(cè)試。而當(dāng)Version運(yùn)行起來后，就可以對(duì)未使用的空間作常規(guī)測(cè)試，包括原來BootCode2所在的空間（因?yàn)閂ersion起來后，BootCode2代碼已沒有意義）。
具體的測(cè)試方案為：
（1）采用一片EEPROM記錄內(nèi)存測(cè)試結(jié)果、測(cè)試要求等；
?。?）BOOT階段根據(jù)EEPROM中的測(cè)試要求進(jìn)行內(nèi)存檢測(cè)，再將結(jié)果寫入EEPROM中；
?。?）業(yè)務(wù)版本運(yùn)行階段，可以讀出BOOT階段的內(nèi)存檢測(cè)結(jié)果，如果異常可產(chǎn)生告警等；
?。?）后臺(tái)服務(wù)器以及業(yè)務(wù)版本可以設(shè)置內(nèi)存檢測(cè)類型，確定是做簡(jiǎn)單測(cè)試還是復(fù)雜測(cè)試，并寫入EEPROM，以指導(dǎo)下次BOOT選擇合適的內(nèi)存檢測(cè)類型。
詳細(xì)的測(cè)試流程如圖3所示。
?。?）BootCode1拷貝BootCode2到內(nèi)存之后，會(huì)進(jìn)行版本校驗(yàn)，判斷BootCode2的正確性，間接檢測(cè)了BootCode2運(yùn)行的內(nèi)存空間，確保BootCode2能夠正常運(yùn)行，如果出錯(cuò)，可通過指示燈等告警，提示用戶檢查硬件。
?。?）BootCode2正常運(yùn)行后，從EEPROM中讀取內(nèi)存檢測(cè)標(biāo)志，確定做簡(jiǎn)單內(nèi)存測(cè)試，還是強(qiáng)化內(nèi)存測(cè)試（嵌入式系統(tǒng)對(duì)上電時(shí)間有嚴(yán)格要求，為保證迅速啟動(dòng)，一般采用簡(jiǎn)單內(nèi)存測(cè)試）。
（3）BootCode2檢測(cè)到錯(cuò)誤，可通過指示燈等告警，并將檢測(cè)結(jié)果寫入EEPROM，業(yè)務(wù)版本初始化期間可讀出該結(jié)果，如果有錯(cuò)，不會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行，直接告警。
?。?）業(yè)務(wù)版本能正常起來的情況下，可以對(duì)空余內(nèi)存做檢測(cè)。
?。?）在業(yè)務(wù)版本運(yùn)行中，可以根據(jù)需要設(shè)置內(nèi)存強(qiáng)化檢測(cè)，會(huì)填寫檢測(cè)標(biāo)志到EEPROM中，并重啟系統(tǒng)，觸發(fā)BOOT中進(jìn)行內(nèi)存全檢，并將檢測(cè)結(jié)果反饋給后臺(tái)服務(wù)器。對(duì)EEPROM里數(shù)據(jù)格式定義如圖4所示。
4 具體測(cè)試類型分析
內(nèi)存檢測(cè)的具體類型主要考慮如下幾種：
?。?）基本的數(shù)據(jù)線、地址線測(cè)試。對(duì)某幾個(gè)特定地址讀寫特定數(shù)據(jù)，這種檢測(cè)方式速度快，適用于常規(guī)測(cè)試，可在系統(tǒng)默認(rèn)情況下執(zhí)行。
?。?）跳檢測(cè)試。比如每1 KB區(qū)間檢測(cè)4 B，采用特征數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫測(cè)試，特征數(shù)據(jù)如0x00000000、0xFFFFFFFF、0x55555555、0xaaaaaaaa等。
（3）強(qiáng)化測(cè)試。借鑒開源測(cè)試方法memtest86+，利用各種算法進(jìn)行內(nèi)存的全方位測(cè)試，這種測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)，根據(jù)CPU頻率不同，內(nèi)存大小不同，測(cè)試時(shí)間可能以小時(shí)計(jì)，這種測(cè)試只在首次使用時(shí)，或者作設(shè)備巡檢時(shí)選擇執(zhí)行。
對(duì)內(nèi)存檢測(cè)結(jié)果的分析，可以用來篩選內(nèi)存芯片，指導(dǎo)內(nèi)存芯片的選型，判斷哪些批次的好壞?？梢栽跈z測(cè)結(jié)果里增加內(nèi)存型號(hào)記錄、檢測(cè)當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度等，作進(jìn)一步的分析，可以更好的協(xié)助芯片選型、批次分析及設(shè)計(jì)改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
[1] Wind River. Tornado BSP Training Workshop[Z]. 1998.
[2] http：//www.memtest.org/，2012-05-01.