ARM Cortex-M3的SRAM單元故障軟件的自檢測研究
引言
目前,對于存儲單元SRAM的研究都是基于硬件電路來完成,而且這些方法都是運(yùn)用在生產(chǎn)過程中,但是生產(chǎn)過程并不能完全杜絕SRAM的硬件故障。在其使用過程中,如果SRAM硬件出錯(cuò),將導(dǎo)致程序出錯(cuò)而且很難被發(fā)現(xiàn)。因此在運(yùn)用的階段,為防止存儲單元損壞而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò),通過軟件的方式對SRAM進(jìn)行檢測是必要的。
1 SRAM運(yùn)行狀態(tài)分析
SRAM是存儲非CONSTANT變量(如RW),它具有掉電即失的特點(diǎn)。由Cortex—M3的啟動步驟可知,系統(tǒng)上電后,首先執(zhí)行復(fù)位的5個(gè)步驟:
?、貼VIC復(fù)位,控制內(nèi)核;
?、贜VIC從復(fù)位中釋放內(nèi)核;
?、蹆?nèi)核配置堆棧;
?、軆?nèi)核設(shè)置PC和LR;
?、葸\(yùn)行復(fù)位程序。
可以看出,不能在調(diào)入C環(huán)境之后檢測SRAM,必須在Cortex—M3復(fù)位之前和啟動之后進(jìn)行檢測。
在執(zhí)行系統(tǒng)復(fù)位的最后一個(gè)步驟之前,系統(tǒng)都沒有對SRAM執(zhí)行任何相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送動作。第⑤步運(yùn)行復(fù)位程序,在ST公司Cortex-M3處理器內(nèi)核的STM32系列微控制器的啟動代碼中有一段復(fù)位子程序:
在這個(gè)子程序里導(dǎo)入了__main,__main是C庫文件的入口地址。它執(zhí)行下面3個(gè)步驟:
?、購?fù)制非root(RW、RO)從Flash到SRAM;
?、诜峙鋃I區(qū),并且初始化為0;
?、厶D(zhuǎn)到堆棧初始化子程序接口__rt_entry。
由__main的第一步可以得出,在跳入__main之后,系統(tǒng)對SRAM進(jìn)行了相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的操作。因此,檢測SRAM必須在此步驟之前,否則將會覆蓋SRAM從Flash中轉(zhuǎn)移過來的數(shù)據(jù)。
2 SRAM檢測方案設(shè)計(jì)
在復(fù)位子程序跳入__main之前,設(shè)計(jì)另一個(gè)程序入口SRAM_Check,使PC指針指向該SRAM進(jìn)行硬件單元檢測程序(SRAM_Check)的入口。在SRAM_check里,首先將PC指針指向SRAM的首地址并寫入0xFF,讀回該地址的值到通用寄存器Rn1,并對Rn1里的值進(jìn)行加1操作,然后將Rn1和256做比較,得出SRAM硬件是否損壞。這種操作可以避免因SRAM硬件一直為1或0而出現(xiàn)算法本身錯(cuò)誤。由于Cortex—M3復(fù)位后默認(rèn)的時(shí)鐘為HSI,是一個(gè)內(nèi)部RC振蕩器,因此精度不高。如果需要更準(zhǔn)和快速的時(shí)鐘,就必須在跳入SRAM_Check之前對相關(guān)的寄存器進(jìn)行操作。
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