ROM和RAM測試總結
                                    asdjf@163.com  2003/10/17
                                    
                                    
    在硬件系統(tǒng)出廠前要進行產品測試；在嵌入式系統(tǒng)工作之前，一般也要進行自檢，其中ROM和RAM檢測必不可少,可是有不少人對于測試目的、原因和方法存在錯誤理解。
    為什么要測試ROM和RAM，怎么測試呢？普遍的看法是：由于擔心ROM和RAM芯片損壞，在出廠和使用前應該校驗這兩種芯片的好壞。測試RAM的方法是寫讀各個內存單元，檢查是否能夠正確寫入；測試ROM的方法是累加各存儲單元數值并與校驗和比較。這種認識不能說錯，但有些膚淺，照此編出的測試程序不完備。一般來說，ROM和RAM芯片本身不大會被損壞，用到次品的概率也比較小，真正出問題的，大都是其他硬件部分，因此，測試ROM和RAM往往是醉翁之意不在酒。
    
    ROM測試
    測試ROM的真正目的是保證程序完整性。
    嵌入式軟件和啟動代碼存放在ROM里，不能保證長期穩(wěn)定可靠，因為硬件注定是不可靠的。以flash ROM為例，它會由于以下兩種主要原因導致程序揮發(fā)：
    1。受到輻射。本身工作在輻射環(huán)境里/運輸過程中受到輻射（如過海關時被X光機檢查）。
    2。長時間存放導致存儲失效，某些0、1位自行翻轉。
    無論如何，在硬件上存放的程序都是不可靠的。如果完全不能運行，那到也不會造成太大的損失。怕就怕程序可以運行，但某些關鍵數據/關鍵代碼段被破壞，引發(fā)致命錯誤。為此，必須在程序正常工作前，在軟件層面上保證所運行的程序100%沒有被破壞，保證現在要運行的程序就是當初寫入的。
    保證程序完整性的方法很多，例如對全部程序進行CRC校驗(-16和-32)/累加和校驗(移位累加)，只要能在數學上確保出錯概率極低，工程上就可以認為程序完整。
    程序完整性測試通過，捎帶著也就證明了ROM沒有被損壞。即測試ROM是否損壞只是測試的副產品，不是主要目的。
    
    RAM測試
    測試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，我至今還沒有看見過一起因為RAM損壞導致的系統(tǒng)不正常現象。不過大部分問題卻可以通過RAM測試反映出來。仔細想想，當硬件被生產出來/被插到背板上究竟會發(fā)生什么錯誤呢！是不是感到自己做的板子出問題的可能性更大！請考慮如下幾點：
    1。生產工藝不過關，過孔打歪了，與臨近信號線距離不滿足線規(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(內含金屬微粒)。
    ......
    這些現象比較有趣，試舉幾例：
    1。地址線A0和A1粘連。讀出XXX00、XXX01、XXX10三個字節(jié)的數據完全一樣。
    2。數據線D0和D1粘連。D0和D1只要有一個為0，那么兩條線都為0。
    3。接觸不良。時好時壞。
    4。器件表面處理不干凈，有助焊劑殘留。低速訪問正常，大負荷高速訪問頻繁死機。
    總之，我們做的板子在生產中和使用中都會有出錯機會，所以出廠前必須測試，使用前必須自檢。(當然如果你做的不是實際產品而是實驗室樣品的話，可以簡化步驟。)
    如何測試RAM呢？寫一個數然后讀出來判斷顯然測不出所有問題，單個測試數據不易覆蓋全部測試內容，更不用說定位錯誤原因了(RAM壞、地址/數據線粘連、接觸不良)。好的測試應盡可能測出粘連、RAM壞、單板高頻特性。
    我總結的方法是這樣的：(如測試一個FFH字節(jié)的RAM)
    首先，測試地址線，
    1。'0'滑動，隨機選擇一個數如55、AA之類，依次寫到FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH地址單元里去，把地址寫成二進制數，可以看到比特0在地址總線上從低到高滑動，謂之'0'滑動。目的是測試這些地址線在依次變0時是否穩(wěn)定正常。當每一根線由1變0，會產生下沖，如果下沖控制不好，在高頻時會引起錯誤。單板上地址線不一定一樣長，下沖也就不會完全一樣，因此，每一根線都單獨測一下下沖性能。
    2。'1'滑動，隨機選擇一個數如55、AA之類，依次寫到1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H地址單元里去，把地址寫成二進制數，可以看到比特1在地址總線上從低到高滑動，謂之'1'滑動。，目的是測試這些地址線在依次變1時是否穩(wěn)定正常。當每一根線由0變1，會產生上沖，如果上沖控制不好，在高頻時會引起錯誤。單板上地址線不一定一樣長，上沖也就不會完全一樣，因此，每一根線都單獨測一下上沖性能。上沖和下沖是不同的指標，要分別測一下。
    3。"全0變全1"，隨機選擇一個數如55、AA之類，寫到FFH單元，再寫到00H單元，然后寫到FFH單元。把地址寫成二進制數，可以看到地址線從全'0'變到全'1'。由信號處理理論知，在電壓階躍跳變時包含無限寬頻譜，其中高頻部分對外產生輻射，這些輻射信號是干擾源，對臨近線路產生較大影響。地址線一般集束布線，同時跳變會引起最大干擾。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變全0"，緊接上一步，隨機選擇一個數如55、AA之類，寫到00H單元。把地址寫成二進制數，可以看到地址線從全'1'變到全'0'，產生最大下沖干擾。
    5。"粘連測試"。依次向不同地址單元寫入不同數據并讀出判斷，如：1、2、3、4......此步驟捎帶測試了RAM好壞。注意，千萬別用相同數據測試，否則測不出粘連。
    6?？蛇x"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、強干擾、上/下沖)。
    然后，測試數據線，(原理與測試地址線相同，1、2兩步順帶測試了數據線粘連)
    1。'0'滑動，向某一固定地址依次寫入FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH并讀出判斷。
    2。'1'滑動，向某一固定地址依次寫入1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H并讀出判斷。
    3。"全0變全1"，所有單元置1(先清零再置1并讀出判斷)。
    4。"全1變全0"，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入若干全'0'和全'1'，最后以全'0'結束。
    至此，RAM測試完畢，同時全部存儲單元清零。
    對于出廠檢測程序，有較大發(fā)揮余地，如可以加入錯誤定位代碼，自動指出錯誤原因和錯誤位置。
    每一塊單板的高頻特性都會因為生產工藝誤差(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也不相同。
    綜上所述，除了測試RAM好壞，大部分代碼測的是單板硬件可靠性。
    如果不關心高頻特性，用原來的測試方法就差不多了(如果測試數據沒選好，可能測不出數據線粘連)，但應該認識到，測試RAM的主要對象不是RAM本身的好壞，而是連接RAM的單板硬件和線路。
    
    以上是我實際工作經驗的一些總結，寫出來與大家交流，如有不對之處懇請指正！
    
源程序(偽代碼)
//TEST ROM
TestROM()
{//用移位累加和校驗
  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()
{
  //地址線測試
  '0'滑動;
  '1'滑動;
  "全0變全1";
  "全1變全0";
  "粘連測試";
  可選"全0全1連續(xù)高速變化";
  
  //數據線測試
  '0'滑動;
  '1'滑動;
  "全0變全1";
  "全1變全0";
  可選"全0全1連續(xù)高速變化"
}