RAM与ROM测试方法

ROM与RAM测试方法在硬件系统出厂前要进行产品测试，在嵌入式系统工作之前，一般也要进行自检，其中ROM和RAM检测必不可少，可是有不少人对于测试目的、原因和方法存在错误理解。为什么要测试ROM和RAM，怎么测试呢？普遍的看法是：由于担心ROM和RAM芯片损坏，在出厂和使用前应该校验这两种芯片的好坏。测试RAM的方法是写读各个内存单元，检查是否能够正确写入；测试ROM的方法是累加各存储单元数值并与校验和比较。这种认识不能说错，但有些肤浅，照此编出的测试程序不完备。一般来说，ROM和RAM芯片本身不大会被损坏，用到次品的概率也比较小，真正出问题的，大都是其他硬件部分，因此，测试ROM和RAM往往是醉翁之意不在酒。ROM测试测试ROM的真正目的是保证程序完整性。嵌入式软件和启动代码存放在ROM里，不能保证长期稳定可靠，因为硬件注定是不可靠的。以flashROM为例，它会由于以下两种主要原因导致程序挥发：受到辐射。本身工作在辐射环境里/运输过程中受到辐射（如过海关时被X光机检查）。长时间存放导致存储失效，某些0、1位自行翻转。无论如何，在硬件上存放的程序都是不可靠的。如果完全不能运行，那到也不会造成太大的损失。怕就怕程序可以运行，但某些关键数据/关键代码段被破坏，引发致命错误。为此，必须在程序正常工作前，在软件层面上保证所运行的程序100%没有被破坏，保证现在要运行的程序就是当初写入的。保证程序完整性的方法很多，例如对全部程序进行CRC校验(-16和-32)/累加和校验(移位累加)，只要能在数学上确保出错概率极低，工程上就可以认为程序完整。程序完整性测试通过，捎带着也就证明了ROM没有被损坏。即测试ROM是否损坏只是测试的副产品，不是主要目的。RAM测试测试RAM的真正目的是保证硬件系统的可靠性。大部分问题却可以通过RAM测试反映出来，仔细想想，当硬件被生产出来/被插到背板上究竟会发生什么错误呢！是不是感到自己做的板子出问题的可能性更大！请考虑如下几点：生产工艺不过关，过孔打歪了，与临近信号线距离不满足线规甚至打在了线上。由于搭锡引起的信号线粘连。虚焊/漏焊引起的接触不良。不按规程操作，把手印儿印在了高频线上。板子脏了也不吹，覆盖了一层灰尘(内含金属微粒)。这些现象比较有趣，试举几例：地址线A0和A1粘连。读出XXX00、XXX01、XXX10三个字节的数据完全一样。数据线D0和D1粘连。D0和D1只要有一个为0，那么两条线都为0。接触不良。时好时坏。器件表面处理不干净，有助焊剂残留。低速访问正常，大负荷高速访问频繁死机。总之，我们做的板子在生产中和使用中都会有出错机会，所以出厂前必须测试，使用前必须自检。如何测试RAM呢？写一个数然后读出来判断显然测不出所有问题，单个测试数据不易覆盖全部测试内容，更不用说定位错误原因了(RAM坏、地址/数据线粘连、接触不良)。好的测试应尽可能测出粘连、RAM坏、单板高频特性。测试地址线1.'0'滑动，随机选择一个数如55、AA之类，依次写到FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH地址单元里去，把地址写成二进制数，可以看到比特0在地址总线上从低到高滑动，谓之'0'滑动。目的是测试这些地址线在依次变0时是否稳定正常。当每一根线由1变0，会产生下冲，如果下冲控制不好，在高频时会引起错误。单板上地址线不一定一样长，下冲也就不会完全一样，因此，每一根线都单独测一下下冲性能。2.'1'滑动，随机选择一个数如55、AA之类，依次写到1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H地址单元里去，把地址写成二进制数，可以看到比特1在地址总线上从低到高滑动，谓之'1'滑动。目的是测试这些地址线在依次变1时是否稳定正常。当每一根线由0变1，会产生上冲，如果上冲控制不好，在高频时会引起错误。单板上地址线不一定一样长，上冲也就不会完全一样，因此，每一根线都单独测一下上冲性能。上冲和下冲是不同的指标，要分别测一下。3.全0变全1，随机选择一个数如55、AA之类，写到FFH单元，再写到00H单元，然后写到FFH单元。把地址写成二进制数，可以看到地址线从全'0'变到全'1'。由信号处理理论知，在电压阶跃跳变时包含无限宽频谱，其中高频部分对外产生辐射，这些辐射信号是干扰源，对临近线路产生较大影响。地址线一般集束布线，同时跳变会引起最大干扰。地址线从全'0'变到全'1'，干扰、上冲、扇出电流影响最大。4.全1变全0，紧接上一步，随机选择一个数如55、AA之类，写到00H单元。把地址写成二进制数，可以看到地址线从全'1'变到全'0'，产生最大下冲干扰。5.粘连测试。依次向不同地址单元写入不同数据并读出判断，如：1、2、3、4......此步骤捎带测试了RAM好坏。注意，千万别用相同数据测试，否则测不出粘连。6.可选全0全1连续高速变化。目的是模拟最恶劣情况(大扇出电流、强干扰、上/下冲)。测试数据线（原理与测试地址线相同，1、2两步顺带测试了数据线粘连）1.'0'滑动，向某一固定地址依次写入FEH、FDH、FBH、F7H、EFH、DFH、BFH、7FH并读出判断。2.'1'滑动，向某一固定地址依次写入1H、2H、4H、8H、10H、20H、40H、80H并读出判断。3.全0变全1，所有单元置1(先清零再置1并读出判断)。4.全1变全0，所有单元清零(清零并读出判断)。5.可选全0全1连续高速变化。向某一单元高速交替写入若干全'0'和全'1'，最后以全'0'结束。至此，RAM测试完毕，同时全部存储单元清零。对于出厂检测程序，有较大发挥余地，如可以加入错误定位代码，自动指出错误原因和错误位置。每一块单板的高频特性都会因为生产工艺误差(制板、材料、焊接、组装等)和使用情况而各不相同。同一块板子的高频特性在不同情况下表现也不相同。综上所述，除了测试RAM好坏，大部分代码测的是单板硬件可靠性。如果不关心高频特性，用原来的测试方法就差不多了(如果测试数据没选好，可能测不出数据线粘连)，但应该认识到，测试RAM的主要对象不是RAM本身的好坏，而是连接RAM的单板硬件和线路。源程序（伪代码）//TESTROMTestROM(){//用移位累加和校验sum=0;for(i=0;iMAXRAMSize;i++){sum=sum+ram[i];sum=sum1;}if(sum==CHECKSUM)printf(ROMtestOK!\n);elseprintf(ROMtestERROR!\n);}//TESTRAMTestRAM(){//地址线测试'0'滑动;'1'滑动;全0变全1;全1变全0;粘连测试;可选全0全1连续高速变化;//数据线测试'0'滑动;'1'滑动;全0变全1;全1变全0;可选全0全1连续高速变化}