内存测试三步法.docx
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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testingsequence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=0b1101010....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0xaaaaaaaaaaaaaaaa，0xcccccccccccccccc，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floatingbuses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floatingbuses错误
检测floatingbuses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floatingbuses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Uboot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）、mtestaddrlenthpattern
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NORflash的内容到内存中，如cp.b0x200800000x7fc020000，然后比较cmp.b0x200800000x7fc020000。
3）、下载kernelimage到内存中，copyNORflash或tftp都行，然后调用iminfoLOAD_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
staticvoidmove64（unsignedlonglong*src,unsignedlonglong*dest）
{
*dest=*src;
}
/*
*Thisis64bitwidetestpatterns. NotethattheyresideinROM
*（whichpresumablyworks）andthetestswritethemtoRAMwhichmay
*notwork.
*
*The"otherpattern"iswrittentodrivethedatabustovaluesother
*thanthetestpattern. Thisisfordetectingfloatingbuslines.
*
*/
conststaticunsignedlonglongpattern[]={
0xaaaaaaaaaaaaaaaaULL,
0xccccccccccccccccULL,
0xf0f0f0f0f0f0f0f0ULL,
0xff00ff00ff00ff00ULL,
0xffff0000ffff0000ULL,
0xffffffff00000000ULL,
0x00000000ffffffffULL,
0x0000ffff0000ffffULL,
0x00ff00ff00ff00ffULL,
0x0f0f0f0f0f0f0f0fULL,
0x3333333333333333ULL,
0x5555555555555555ULL
};
constunsignedlonglongotherpattern=0x0123456789abcdefULL;
/*数据线检测*/
staticintmemory_post_dataline（unsignedlonglong*pmem）
{
unsignedlonglongtemp64=0;
intnum_patterns=sizeof（pattern）/sizeof（pattern[0]）;
inti;
unsignedinthi,lo,pathi,patlo;
intret=0;
for（i=0;i{
move64（（unsignedlonglong*）&（pattern[i]）,pmem++）;
/*
*Putadifferentpatternonthedatalines:
otherwisethey
*mayfloatlongenoughtoreadbackwhatwewrote.
*/
/*预防floatingbuses错误*/
move64（（unsignedlonglong*）&otherpattern,pmem--）;
move64（pmem,&temp64）;
#ifdefINJECT_DATA_ERRORS
temp64^=0x00008000;
#endif
if（temp64!
=pattern[i]）
{
pathi=（pattern[i]>>32）&0xffffffff;
patlo=pattern[i]&0xffffffff;
hi=（temp64>>32）&0xffffffff;
lo=temp64&0xffffffff;
post_log（"Memory（dateline）errorat%08x,"
"wrote%08x%08x,read%08x%08x!
\n",
pmem,pathi,patlo,hi,lo）;
ret=-1;
}
}
returnret;
}
/*地址线检测*/
staticintmemory_post_addrline（ulong*testaddr,ulong*base,ulongsize）
{
ulong*target;
ulong*end;
ulongreadback;
ulongxor;
int ret=0;
end=（ulong*）（（ulong）base+size）;/*pointerarith!
*/
xor=0;
for（xor=sizeof（ulong）;xor>0;xor<<=1）
{
/*对测试的地址的某一根地址线的值翻转*/
target=（ulong*）（（ulong）testaddr^xor）;
if（（target>=base）&&（target{
/*由于target是testaddr某一根地址线的值翻转得来
故testaddr!
=target,下面赋值操作后
应有*testaddr!
=*target*/
*testaddr=~*target;
readback =*target;
#ifdefINJECT_ADDRESS_ERRORS
if（xor==0x00008000）
{
readback=*testaddr;
}
#endif
/*出现此种情况只有testaddr==target,即某根地址线翻转无效*/
if（readback==*testaddr）
{
post_log（"Memory（addressline）errorat%08x<->%08x,"
"XORvalue%08x!
\n",
testaddr,target,xor）;
ret=-1;
}
}
}
returnret;
}
staticintmemory_post_test1（unsignedlongstart,
unsignedlongsize,
unsignedlongval）
{
unsignedlongi;
ulong*mem=（ulong*）start;
ulongreadback;
intret=0;
for（i=0;imem[i]=val;
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
for（i=0;ireadback=mem[i];
if（readback!
=val）{
post_log（"Memoryerrorat%08x,"
"wrote%08x,read%08x!
\n",
mem+i,val,readback）;
ret=-1;
break;
}
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
returnret;
}
staticintmemory_post_test2（unsignedlongstart,unsignedlongsize）
{
unsignedlongi;
ulong*mem=（ulong*）start;
ulongreadback;
intret=0;
for（i=0;imem[i]=1<<（i%32）;
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
for（i=0;ireadback=mem[i];
if（readback!
=（1<<（i%32）））{
post_log（"Memoryerrorat%08x,"
"wrote%08x,read%08x!
\n",
mem+i,1<<（i%32）,readback）;
ret=-1;
break;
}
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
returnret;
}
staticintmemory_post_test3（unsignedlongstart,unsignedlongsize）
{
unsignedlongi;
ulong*mem=（ulong*）start;
ulongreadback;
intret=0;
for（i=0;imem[i]=i;
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
for（i=0;ireadback=mem[i];
if（readback!
=i）{
post_log（"Memoryerrorat%08x,"
"wrote%08x,read%08x!
\n",
mem+i,i,readback）;
ret=-1;
break;
}
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
returnret;
}
staticintmemory_post_test4（unsignedlongstart,unsignedlongsize）
{
unsignedlongi;
ulong*mem=（ulong*）start;
ulongreadback;
intret=0;
for（i=0;imem[i]=~i;
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
for（i=0;ireadback=mem[i];
if（readback!
=~i）{
post_log（"Memoryerrorat%08x,"
"wrote%08x,read%08x!
\n",
mem+i,~i,readback）;
ret=-1;
break;
}
if（i%1024==0）
WATCHDOG_RESET（）;
}
returnret;
}
staticintmemory_post_tests（unsignedlongstart,unsignedlongsize）
{
intret=0;
if（ret==0）
ret=memory_post_dataline（（unsignedlonglong*）start）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_addrline（（ulong*）start,（ulong*）start,size）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_addrline（（ulong*）（start+size-8）,
（ulong*）start,size）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test1（start,size,0x00000000）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test1（start,size,0xffffffff）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test1（start,size,0x55555555）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test1（start,size,0xaaaaaaaa）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test2（start,size）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test3（start,size）;
WATCHDOG_RESET（）;
if（ret==0）
ret=memory_post_test4（start,size）;
WATCHDOG_RESET（）;
returnret;
}
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