摘 要： 在大部分嵌入式系統中，內存的好壞主要依賴于內存芯片廠家的檢測，對系統運行中出現的內存偶然故障，缺乏有效的檢測手段。對嵌入式系統中內存檢測的各個階段、內存檢測方式以及全空間檢測方法等進行了詳細描述。
關鍵詞： 嵌入式系統；內存檢測
嵌入式系統中內存芯片種類繁多，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。這導致嵌入式系統開發者在內存芯片的兼容性開發、生產檢測和運行時監測上需要耗費很多的精力。內存問題小則影響到業務功能，大則影響到系統運行，如何提供一套完整的內存檢測手段，及時甄別出壞的內存非常重要，本文就對嵌入式系統的內存檢測做一些探討。
1 典型的嵌入式系統
典型的嵌入式系統框圖如圖1所示。圖1中的BOOT Flash用于存放BOOT版本，BOOT版本實現嵌入式系統的基本初始化，并實現業務版本的加載；Version Flash用來存放業務版本；SDRAM/DDR作為BOOT版本、業務版本運行時使用的內存，也是本文描述的檢測對象。網口、串口用來作為版本加載、調試通道、管理通道等；其他接口和設備根據具體的嵌入式系統應用而不同，如交換芯片、顯示控制芯片和FPGA等。
2 內存的檢測場景
嵌入式設備的內存檢測可以存在于以下幾個階段：
（1）生產中檢測：在出廠前進行檢測，包括數據線、地址線測試，基本讀寫測試，強化測試，高低溫測試等，生產中的檢測本文不做深入描述；
（2）上電自檢：在嵌入式系統上電過程中，各種業務還未正式啟動，對內存的檢測可以比較全面；
（3）運行中檢測：業務正常運行起來后，內存已在使用中，只能對未使用的內存空間做例行檢測。
對內存的上電自檢及運行中檢測，都是處在實際應用環境中，本文重點描述這部分檢測的實現。
3 內存檢測方案
在業務運行階段，內存已被部分使用，這個時候無法檢測到整個內存空間的好壞，為了使內存在應用環境能做到完整檢測，需要利用BOOT階段協助檢測內存。
首先有必要了解嵌入式系統的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，完成內存的基本初始化、拷貝BootCode2到內存運行。BootCode2也可能壓縮過，這種情況下，BootCode1運行時還必須先解壓BootCode2再拷貝至內存。BootCode2承擔了網口初始化、下載業務版本的功能。
在業務版本Version起來后，運行它所占用的內存無法測試到，本文考慮在BOOT階段對這塊區域進行測試。而當Version運行起來后，就可以對未使用的空間作常規測試，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：
（1）采用一片EEPROM記錄內存測試結果、測試要求等；
（2）BOOT階段根據EEPROM中的測試要求進行內存檢測，再將結果寫入EEPROM中；
（3）業務版本運行階段，可以讀出BOOT階段的內存檢測結果，如果異常可產生告警等；
（4）后臺服務器以及業務版本可以設置內存檢測類型，確定是做簡單測試還是復雜測試，并寫入EEPROM，以指導下次BOOT選擇合適的內存檢測類型。
詳細的測試流程如圖3所示。
（1）BootCode1拷貝BootCode2到內存之后，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中讀取內存檢測標志，確定做簡單內存測試，還是強化內存測試（嵌入式系統對上電時間有嚴格要求，為保證迅速啟動，一般采用簡單內存測試）。
（3）BootCode2檢測到錯誤，可通過指示燈等告警，并將檢測結果寫入EEPROM，業務版本初始化期間可讀出該結果，如果有錯，不會繼續往下執行，直接告警。
（4）業務版本能正常起來的情況下，可以對空余內存做檢測。
（5）在業務版本運行中，可以根據需要設置內存強化檢測，會填寫檢測標志到EEPROM中，并重啟系統，觸發BOOT中進行內存全檢，并將檢測結果反饋給后臺服務器。對EEPROM里數據格式定義如圖4所示。
4 具體測試類型分析
內存檢測的具體類型主要考慮如下幾種：
（1）基本的數據線、地址線測試。對某幾個特定地址讀寫特定數據，這種檢測方式速度快，適用于常規測試，可在系統默認情況下執行。
（2）跳檢測試。比如每1 KB區間檢測4 B，采用特征數據進行讀寫測試，特征數據如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存的全方位測試，這種測試耗時長，根據CPU頻率不同，內存大小不同，測試時間可能以小時計，這種測試只在首次使用時，或者作設備巡檢時選擇執行。
對內存檢測結果的分析，可以用來篩選內存芯片，指導內存芯片的選型，判斷哪些批次的好壞。可以在檢測結果里增加內存型號記錄、檢測當時的環境溫度等，作進一步的分析，可以更好的協助芯片選型、批次分析及設計改進。
參考文獻
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