ROM和RAM测试总结

                                                                       
                                    
    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flash ROM为例，它会由于以下两种主要原因导致程序挥发：

    1。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）。
    2。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。

    RAM真的是太不容易坏了，我至今还没有看见过一起因为RAM损坏导致的系统不正常现象。不过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：
    1。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。
    2。由于搭锡引起的信号线粘连。
    3。虚焊/漏焊引起的接触不良。
    4。不按规程操作，把手印儿印在了高频线上。
    5。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：
    1。地址线A0和A1粘连。读出XXX00、XXX01、XXX10三个字节的数据完全一样。
    2。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。
    3。接触不良。时好时坏。
    4。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。(当然如果你做的不是实际产品而是实验室样品的话，可以简化步骤。)

    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。

    我总结的方法是这样的：(如测试一个FFH字节的RAM)

    首先，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)。

    然后，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。
   
    以上是我实际工作经验的一些总结，写出来与大家交流，如有不对之处恳请指正！
   
源程序(伪代码)
//TEST ROM
TestROM()
{//用移位累加和校验
  sum=0;
  for(i=0;i    sum=sum+ram[i];
    sum=sum>>1;
  }
  if(sum==CHECKSUM) printf("ROM test OK! ");
  else printf("ROM test ERROR! ");
}

//TEST RAM
TestRAM()
{
  //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"
}
 
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