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，對系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的內(nèi)存偶然故障，缺乏有效的檢測手段。對嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存檢測的各個階段、內(nèi)存檢測方式以及全空間檢測方法等進行了詳細描述。
關(guān)鍵詞： 嵌入式系統(tǒng)；內(nèi)存檢測

　嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存芯片種類繁多，其訪問方式、時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)檢測和運行時監(jiān)測上需要耗費很多的精力。內(nèi)存問題小則影響到業(yè)務(wù)功能，大則影響到系統(tǒng)運行，如何提供一套完整的內(nèi)存檢測手段，及時甄別出壞的內(nèi)存非常重要，本文就對嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存檢測做一些探討。
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版本實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的基本初始化，并實現(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)版本運行時使用的內(nèi)存，也是本文描述的檢測對象。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)存的檢測場景
　嵌入式設(shè)備的內(nèi)存檢測可以存在于以下幾個階段：
?。?）生產(chǎn)中檢測：在出廠前進行檢測，包括數(shù)據(jù)線、地址線測試，基本讀寫測試，強化測試，高低溫測試等，生產(chǎn)中的檢測本文不做深入描述；
?。?）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，對內(nèi)存的檢測可以比較全面；
?。?）運行中檢測：業(yè)務(wù)正常運行起來后，內(nèi)存已在使用中，只能對未使用的內(nèi)存空間做例行檢測。
對內(nèi)存的上電自檢及運行中檢測，都是處在實際應(yīng)用環(huán)境中，本文重點描述這部分檢測的實現(xiàn)。
3 內(nèi)存檢測方案
　在業(yè)務(wù)運行階段，內(nèi)存已被部分使用，這個時候無法檢測到整個內(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，需要利用BOOT階段協(xié)助檢測內(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中直接運行，完成內(nèi)存的基本初始化、拷貝BootCode2到內(nèi)存運行。BootCode2也可能壓縮過，這種情況下，BootCode1運行時還必須先解壓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，運行它所占用的內(nèi)存無法測試到，本文考慮在BOOT階段對這塊區(qū)域進行測試。而當(dāng)Version運行起來后，就可以對未使用的空間作常規(guī)測試，包括原來BootCode2所在的空間（因為Version起來后，BootCode2代碼已沒有意義）。
　具體的測試方案為：
?。?）采用一片EEPROM記錄內(nèi)存測試結(jié)果、測試要求等；
?。?）BOOT階段根據(jù)EEPROM中的測試要求進行內(nèi)存檢測，再將結(jié)果寫入EEPROM中；
?。?）業(yè)務(wù)版本運行階段，可以讀出BOOT階段的內(nèi)存檢測結(jié)果，如果異常可產(chǎn)生告警等；
?。?）后臺服務(wù)器以及業(yè)務(wù)版本可以設(shè)置內(nèi)存檢測類型，確定是做簡單測試還是復(fù)雜測試，并寫入EEPROM，以指導(dǎo)下次BOOT選擇合適的內(nèi)存檢測類型。
　詳細的測試流程如圖3所示。

?。?）BootCode1拷貝BootCode2到內(nèi)存之后，會進行版本校驗，判斷BootCode2的正確性，間接檢測了BootCode2運行的內(nèi)存空間，確保BootCode2能夠正常運行，如果出錯，可通過指示燈等告警，提示用戶檢查硬件。
　（2）BootCode2正常運行后，從EEPROM中讀取內(nèi)存檢測標志，確定做簡單內(nèi)存測試，還是強化內(nèi)存測試（嵌入式系統(tǒng)對上電時間有嚴格要求，為保證迅速啟動，一般采用簡單內(nèi)存測試）。
?。?）BootCode2檢測到錯誤，可通過指示燈等告警，并將檢測結(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，不會繼續(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，可以對空余內(nèi)存做檢測。
　（5）在業(yè)務(wù)版本運行中，可以根據(jù)需要設(shè)置內(nèi)存強化檢測，會填寫檢測標志到EEPROM中，并重啟系統(tǒng)，觸發(fā)BOOT中進行內(nèi)存全檢，并將檢測結(jié)果反饋給后臺服務(wù)器。對EEPROM里數(shù)據(jù)格式定義如圖4所示。

4 具體測試類型分析
　內(nèi)存檢測的具體類型主要考慮如下幾種：
?。?）基本的數(shù)據(jù)線、地址線測試。對某幾個特定地址讀寫特定數(shù)據(jù)，這種檢測方式速度快，適用于常規(guī)測試，可在系統(tǒng)默認情況下執(zhí)行。
　（2）跳檢測試。比如每1 KB區(qū)間檢測4 B，采用特征數(shù)據(jù)進行讀寫測試，特征數(shù)據(jù)如0x00000000、0xFFFFFFFF、0x55555555、0xaaaaaaaa等。
　（3）強化測試。借鑒開源測試方法memtest86+，利用各種算法進行內(nèi)存的全方位測試，這種測試耗時長，根據(jù)CPU頻率不同，內(nèi)存大小不同，測試時間可能以小時計，這種測試只在首次使用時，或者作設(shè)備巡檢時選擇執(zhí)行。
　對內(nèi)存檢測結(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測結(jié)果里增加內(nèi)存型號記錄、檢測當(dāng)時的環(huán)境溫度等，作進一步的分析，可以更好的協(xié)助芯片選型、批次分析及設(shè)計改進。
參考文獻
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