ROM和RAM測(cè)試總結(jié)
                                    asdjf@163.com  2003/10/17
                                    
                                    
    在硬件系統(tǒng)出廠前要進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試；在嵌入式系統(tǒng)工作之前，一般也要進(jìn)行自檢，其中ROM和RAM檢測(cè)必不可少,可是有不少人對(duì)于測(cè)試目的、原因和方法存在錯(cuò)誤理解。
    為什么要測(cè)試ROM和RAM，怎么測(cè)試呢？普遍的看法是：由于擔(dān)心ROM和RAM芯片損壞，在出廠和使用前應(yīng)該校驗(yàn)這兩種芯片的好壞。測(cè)試RAM的方法是寫(xiě)讀各個(gè)內(nèi)存單元，檢查是否能夠正確寫(xiě)入；測(cè)試ROM的方法是累加各存儲(chǔ)單元數(shù)值并與校驗(yàn)和比較。這種認(rèn)識(shí)不能說(shuō)錯(cuò)，但有些膚淺，照此編出的測(cè)試程序不完備。一般來(lái)說(shuō)，ROM和RAM芯片本身不大會(huì)被損壞，用到次品的概率也比較小，真正出問(wèn)題的，大都是其他硬件部分，因此，測(cè)試ROM和RAM往往是醉翁之意不在酒。
    
    ROM測(cè)試
    測(cè)試ROM的真正目的是保證程序完整性。
    嵌入式軟件和啟動(dòng)代碼存放在ROM里，不能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠，因?yàn)橛布⒍ㄊ遣豢煽康摹Ｒ詅lash ROM為例，它會(huì)由于以下兩種主要原因?qū)е鲁绦驌]發(fā)：
    1。受到輻射。本身工作在輻射環(huán)境里/運(yùn)輸過(guò)程中受到輻射（如過(guò)海關(guān)時(shí)被X光機(jī)檢查）。
    2。長(zhǎng)時(shí)間存放導(dǎo)致存儲(chǔ)失效，某些0、1位自行翻轉(zhuǎn)。
    無(wú)論如何，在硬件上存放的程序都是不可靠的。如果完全不能運(yùn)行，那到也不會(huì)造成太大的損失。怕就怕程序可以運(yùn)行，但某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)/關(guān)鍵代碼段被破壞，引發(fā)致命錯(cuò)誤。為此，必須在程序正常工作前，在軟件層面上保證所運(yùn)行的程序100%沒(méi)有被破壞，保證現(xiàn)在要運(yùn)行的程序就是當(dāng)初寫(xiě)入的。
    保證程序完整性的方法很多，例如對(duì)全部程序進(jìn)行CRC校驗(yàn)(-16和-32)/累加和校驗(yàn)(移位累加)，只要能在數(shù)學(xué)上確保出錯(cuò)概率極低，工程上就可以認(rèn)為程序完整。
    程序完整性測(cè)試通過(guò)，捎帶著也就證明了ROM沒(méi)有被損壞。即測(cè)試ROM是否損壞只是測(cè)試的副產(chǎn)品，不是主要目的。
    
    RAM測(cè)試
    測(cè)試RAM的真正目的是保證硬件系統(tǒng)的可靠性。
    RAM真的是太不容易壞了，我至今還沒(méi)有看見(jiàn)過(guò)一起因?yàn)镽AM損壞導(dǎo)致的系統(tǒng)不正常現(xiàn)象。不過(guò)大部分問(wèn)題卻可以通過(guò)RAM測(cè)試反映出來(lái)。仔細(xì)想想，當(dāng)硬件被生產(chǎn)出來(lái)/被插到背板上究竟會(huì)發(fā)生什么錯(cuò)誤呢！是不是感到自己做的板子出問(wèn)題的可能性更大！請(qǐng)考慮如下幾點(diǎn)：
    1。生產(chǎn)工藝不過(guò)關(guān)，過(guò)孔打歪了，與臨近信號(hào)線距離不滿足線規(guī)甚至打在了線上。
    2。由于搭錫引起的信號(hào)線粘連。
    3。虛焊/漏焊引起的接觸不良。
    4。不按規(guī)程操作，把手印兒印在了高頻線上。
    5。板子臟了也不吹，覆蓋了一層灰塵(內(nèi)含金屬微粒)。
    ......
    這些現(xiàn)象比較有趣，試舉幾例：
    1。地址線A0和A1粘連。讀出XXX00、XXX01、XXX10三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)完全一樣。
    2。數(shù)據(jù)線D0和D1粘連。D0和D1只要有一個(gè)為0，那么兩條線都為0。
    3。接觸不良。時(shí)好時(shí)壞。
    4。器件表面處理不干凈，有助焊劑殘留。低速訪問(wèn)正常，大負(fù)荷高速訪問(wèn)頻繁死機(jī)。
    總之，我們做的板子在生產(chǎn)中和使用中都會(huì)有出錯(cuò)機(jī)會(huì)，所以出廠前必須測(cè)試，使用前必須自檢。(當(dāng)然如果你做的不是實(shí)際產(chǎn)品而是實(shí)驗(yàn)室樣品的話，可以簡(jiǎn)化步驟。)
    如何測(cè)試RAM呢？寫(xiě)一個(gè)數(shù)然后讀出來(lái)判斷顯然測(cè)不出所有問(wèn)題，單個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)不易覆蓋全部測(cè)試內(nèi)容，更不用說(shuō)定位錯(cuò)誤原因了(RAM壞、地址/數(shù)據(jù)線粘連、接觸不良)。好的測(cè)試應(yīng)盡可能測(cè)出粘連、RAM壞、單板高頻特性。
    我總結(jié)的方法是這樣的：(如測(cè)試一個(gè)FFH字節(jié)的RAM)
    首先，測(cè)試地址線，
    1。'0'滑動(dòng)，隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)如55、AA之類，依次寫(xiě)到FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH地址單元里去，把地址寫(xiě)成二進(jìn)制數(shù)，可以看到比特0在地址總線上從低到高滑動(dòng)，謂之'0'滑動(dòng)。目的是測(cè)試這些地址線在依次變0時(shí)是否穩(wěn)定正常。當(dāng)每一根線由1變0，會(huì)產(chǎn)生下沖，如果下沖控制不好，在高頻時(shí)會(huì)引起錯(cuò)誤。單板上地址線不一定一樣長(zhǎng)，下沖也就不會(huì)完全一樣，因此，每一根線都單獨(dú)測(cè)一下下沖性能。
    2。'1'滑動(dòng)，隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)如55、AA之類，依次寫(xiě)到1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H地址單元里去，把地址寫(xiě)成二進(jìn)制數(shù)，可以看到比特1在地址總線上從低到高滑動(dòng)，謂之'1'滑動(dòng)。，目的是測(cè)試這些地址線在依次變1時(shí)是否穩(wěn)定正常。當(dāng)每一根線由0變1，會(huì)產(chǎn)生上沖，如果上沖控制不好，在高頻時(shí)會(huì)引起錯(cuò)誤。單板上地址線不一定一樣長(zhǎng)，上沖也就不會(huì)完全一樣，因此，每一根線都單獨(dú)測(cè)一下上沖性能。上沖和下沖是不同的指標(biāo)，要分別測(cè)一下。
    3。"全0變?nèi)?"，隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)如55、AA之類，寫(xiě)到FFH單元，再寫(xiě)到00H單元，然后寫(xiě)到FFH單元。把地址寫(xiě)成二進(jìn)制數(shù)，可以看到地址線從全'0'變到全'1'。由信號(hào)處理理論知，在電壓階躍跳變時(shí)包含無(wú)限寬頻譜，其中高頻部分對(duì)外產(chǎn)生輻射，這些輻射信號(hào)是干擾源，對(duì)臨近線路產(chǎn)生較大影響。地址線一般集束布線，同時(shí)跳變會(huì)引起最大干擾。地址線從全'0'變到全'1'，干擾、上沖、扇出電流影響最大。
    4。"全1變?nèi)?"，緊接上一步，隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)如55、AA之類，寫(xiě)到00H單元。把地址寫(xiě)成二進(jìn)制數(shù)，可以看到地址線從全'1'變到全'0'，產(chǎn)生最大下沖干擾。
    5。"粘連測(cè)試"。依次向不同地址單元寫(xiě)入不同數(shù)據(jù)并讀出判斷，如：1、2、3、4......此步驟捎帶測(cè)試了RAM好壞。注意，千萬(wàn)別用相同數(shù)據(jù)測(cè)試，否則測(cè)不出粘連。
    6。可選"全0全1連續(xù)高速變化"。目的是模擬最惡劣情況(大扇出電流、強(qiáng)干擾、上/下沖)。
    然后，測(cè)試數(shù)據(jù)線，(原理與測(cè)試地址線相同，1、2兩步順帶測(cè)試了數(shù)據(jù)線粘連)
    1。'0'滑動(dòng)，向某一固定地址依次寫(xiě)入FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH并讀出判斷。
    2。'1'滑動(dòng)，向某一固定地址依次寫(xiě)入1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H并讀出判斷。
    3。"全0變?nèi)?"，所有單元置1(先清零再置1并讀出判斷)。
    4。"全1變?nèi)?"，所有單元清零(清零并讀出判斷)。
    5。可選"全0全1連續(xù)高速變化"。向某一單元高速交替寫(xiě)入若干全'0'和全'1'，最后以全'0'結(jié)束。
    至此，RAM測(cè)試完畢，同時(shí)全部存儲(chǔ)單元清零。
    對(duì)于出廠檢測(cè)程序，有較大發(fā)揮余地，如可以加入錯(cuò)誤定位代碼，自動(dòng)指出錯(cuò)誤原因和錯(cuò)誤位置。
    每一塊單板的高頻特性都會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)工藝誤差(制板、材料、焊接、組裝等)和使用情況而各不相同。同一塊板子的高頻特性在不同情況下表現(xiàn)也不相同。
    綜上所述，除了測(cè)試RAM好壞，大部分代碼測(cè)的是單板硬件可靠性。
    如果不關(guān)心高頻特性，用原來(lái)的測(cè)試方法就差不多了(如果測(cè)試數(shù)據(jù)沒(méi)選好，可能測(cè)不出數(shù)據(jù)線粘連)，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，測(cè)試RAM的主要對(duì)象不是RAM本身的好壞，而是連接RAM的單板硬件和線路。
    
    以上是我實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的一些總結(jié)，寫(xiě)出來(lái)與大家交流，如有不對(duì)之處懇請(qǐng)指正！
    
源程序(偽代碼)
//TEST ROM
TestROM()
{//用移位累加和校驗(yàn)
  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()
{
  //地址線測(cè)試
  '0'滑動(dòng);
  '1'滑動(dòng);
  "全0變?nèi)?";
  "全1變?nèi)?";
  "粘連測(cè)試";
  可選"全0全1連續(xù)高速變化";
  
  //數(shù)據(jù)線測(cè)試
  '0'滑動(dòng);
  '1'滑動(dòng);
  "全0變?nèi)?";
  "全1變?nèi)?";
  可選"全0全1連續(xù)高速變化"
}