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1、第第4章章微机系统测试算法微机系统测试算法概述概述微机系统测试的基本特点及测试方法概述微机系统测试的基本特点及测试方法概述第节第节存储器测试算法存储器测试算法uRAM测试测试uROM测试测试第节第节微机系统测试微机系统测试u基本概念基本概念uCPU算法测试算法测试uCPU功能测试功能测试u利用应用程序测试利用应用程序测试电子科大电子科大CATCAT室室第第4章章微机系统测试算法微机系统测试算法微机系统的结构微机系统的结构CPUROMRAMI/O总线总线微机系统组成：微机系统组成：CPU,RAM,ROM,I/O特点：特点：u微机系统是一个结构和功能都十分复杂的系统；微机系统是一个结构和功能都十分
2、复杂的系统；u内部结构一般不可知；内部结构一般不可知；测试：测试：u不能作结构性测试；不能作结构性测试；u只能作运行性测试只能作运行性测试-非完备性测试；非完备性测试；u分功能块（分功能块（CPU,RAM,ROM,I/O）测试；）测试；CPUROMRAMI/O内部总线内部总线电子科大电子科大CATCAT室室第节第节存储器测试算法存储器测试算法1.在硬件系统出厂前要进行产品测试；在嵌入式系统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，工作之前，一般也要进行自检，其中其中ROM和和RAM检测必不可少检测必不可少.2.在出厂和使用前应该校验这两种芯片的好坏。测在出厂和使用
3、前应该校验这两种芯片的好坏。测试试RAM的方法是写读各个内存单元，检查是否能的方法是写读各个内存单元，检查是否能够正确写入测试够正确写入测试ROM的方法是累加各存储单元数的方法是累加各存储单元数值并与校验和比较。值并与校验和比较。 电子科大电子科大CATCAT室室第节第节存储器测试算法存储器测试算法RAM随机存取存储器：读随机存取存储器：读/写存储器功能测试写存储器功能测试存储器存储器ROM只读存储器：读功能测试只读存储器：读功能测试存储器结构：存储器结构：存储单元存储单元阵列阵列读写检测读写检测放大器放大器列地址译码列地址译码及缓存及缓存行地址行地址译码及译码及缓存缓存I/O地址线地址线地址
4、线地址线读读/写线写线电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试RAM生产可能出现的问题：生产可能出现的问题：（1）生产工艺不过关，过孔打歪了，）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。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。）由于搭锡引起的信号线粘连。（3）虚焊）虚焊/漏焊引起的接触不良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。）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）板子脏了也不吹，覆盖了一层灰尘(内含金属微粒内含金属微粒)。电子科大电子科大CATCAT室室第
5、节第节RAM测试测试RAM生产可能出现的现象：生产可能出现的现象：（1）地址线）地址线A0和和A1粘连。读出粘连。读出XXX00、XXX01、XXX10三个字节的数据三个字节的数据完全一样。完全一样。（2）数据线）数据线D0和和D1粘连。粘连。D0和和D1只要有一个为只要有一个为0，那么两条线都为，那么两条线都为0。（3）接触不良。时好时坏。）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）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。问频繁死机。电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试1.RAM故障类型：故障类型
6、：（1）寻址故障）寻址故障地址引线折断；地址引线折断；地址译码器坏；地址译码器坏；I/O晶体管击穿；晶体管击穿；（2）存储单元损坏）存储单元损坏存储单元存储单元s-a-0/s-a-1故障；故障；（3）响应时间变漫（电容性负载变大，开关响应变慢）响应时间变漫（电容性负载变大，开关响应变慢）重写：同一数据重复写入二个或三个存储单元；重写：同一数据重复写入二个或三个存储单元；重读：读一个存储单元胡内容时，重复读出二或三次；重读：读一个存储单元胡内容时，重复读出二或三次；（4）存储单元间胡寄生耦合）存储单元间胡寄生耦合数据窜漏；数据窜漏；对数据花样敏感；对数据花样敏感；（5）刷新故障）刷新故障动态动态
7、RAM保持时间变短，数据丢失；保持时间变短，数据丢失；电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试2.测试的基本原则测试的基本原则（1）寻址的唯一性）寻址的唯一性-测试地址译码器工作是否正常测试地址译码器工作是否正常存储单元的存在性存储单元的存在性存储单元的可区分性存储单元的可区分性（2）可读）可读/写性写性-测试读测试读/写功能是否正常写功能是否正常可靠写数据可靠写数据可靠读数据可靠读数据（3）存储单元相互之间的干扰性）存储单元相互之间的干扰性-测试数据花样的敏感性测试数据花样的敏感性相邻行列干扰相邻行列干扰全部行列干扰全部行列干扰（4）数据的保持性）数据的保持性-存储单元对数据的
8、保持能力存储单元对数据的保持能力数据写入后正确的读出能力数据写入后正确的读出能力动态刷新能力动态刷新能力电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试3.测试方法测试方法关键：关键：读读/写测试写测试测试图形样式测试图形样式（1）行进法（）行进法（Marching）先写入全先写入全0读出第一个存储单元，应为读出第一个存储单元，应为0写入写入1读出应为读出应为1重复上述步骤，直到全部单元测试完，重复上述步骤，直到全部单元测试完，此时存储单元应全为此时存储单元应全为1读出第一单元，应为读出第一单元，应为1依次写依次写0，读，读0全部单元测试完成，应全为全部单元测试完成，应全为0000000
9、10000000000001111111111111111111110000电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试上述测试可用公式表示：上述测试可用公式表示：式中：式中：Cij第第i行第行第j列存储单元列存储单元RCij读出存储单元读出存储单元W(1)Cij将将1写入写入Cij单元单元W(0)Cij将将0写入写入Cij单元单元全部全部Cij的集合的集合在在集合内的总和集合内的总和“,”各有序操作之间的分隔符各有序操作之间的分隔符“0”或或”1”下标，背景为下标，背景为1或或0测试复杂度测试复杂度测试过程的繁琐程度测试过程的繁琐程度-读读/写操作次数。如果存储器的单元数为写操作次
10、数。如果存储器的单元数为N，则复杂度为：则复杂度为：N+3N+3N=7N如如N=4K个单元，每次读或写操作周期为个单元，每次读或写操作周期为500ns测试时间测试时间T=7X4KX500ns=14ms电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试改进：写入后，读改进：写入后，读1和读和读0放到下一循环中读，即有：放到下一循环中读，即有：复杂度变为：复杂度变为：N+2N+2N=5N行进法可测试的特性有：行进法可测试的特性有：地址唯一性地址唯一性单元干扰和邻近干扰单元干扰和邻近干扰数据敏感性数据敏感性电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试（2）走步法（）走步法（Walkin
11、g)在全在全0的背景下，对一个单元写入一个的背景下，对一个单元写入一个1；读出全部单元内容，其结果除写入读出全部单元内容，其结果除写入1的单元外均为的单元外均为0；将将0写入该单元，即又为全写入该单元，即又为全0；再对另一单元重复上述过程，到全部单元走完为止；再对另一单元重复上述过程，到全部单元走完为止；000000000000000000000000000000001走走1全读全读1全读全读11111111111111110走走0全读全读公式：公式：电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试改进：写入后，读改进：写入后，读1和读和读0放到下一循环中读，即有：放到下一循环中读，即有
12、：复杂度变为：复杂度变为：N+2N+2N=5N行进法可测试的特性有：行进法可测试的特性有：地址唯一性地址唯一性单元干扰和邻近干扰单元干扰和邻近干扰数据敏感性数据敏感性电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试（2）走步法（）走步法（Walking)在全在全0的背景下，对一个单元写入一个的背景下，对一个单元写入一个1；读出全部单元内容，其结果除写入读出全部单元内容，其结果除写入1的单元外均为的单元外均为0；将将0写入该单元，即又为全写入该单元，即又为全0；再对另一单元重复上述过程，到全部单元走完为止；再对另一单元重复上述过程，到全部单元走完为止；0000000000000000000
13、00000000000001走走1全读全读1全读全读11111111111111110走走0全读全读电子科大电子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试公式：公式：复杂度：复杂度：2（1+N+1)N+2N=2N2+6N走步法的变形：走步法的变形：0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 01 1 1 1走列走列1 1 0 0走补列走补列1 1 1 11 1 1 1走双列走双列1 1 1 1走对角线走对角线电子科大电
14、子科大CATCAT室室第节第节RAM测试测试（3）奔跳法）奔跳法跳列跳列跳对角线跳对角线乒乓法乒乓法恢复奔跳法恢复奔跳法（4）棋盘法）棋盘法（5）移动倒转法）移动倒转法0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0Cij0 1 0 11 0 1 00 1 0 11 0 1 01 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 1 1 11 1 1 11 1 1 11 1 1 1各种方法（测试图形）各种方法（测试图形）各有优点，可以根据需各有优点，可以根据需要选择！要选择！电子科大电子科大CATCAT室室第节第节ROM测试测试测试测试ROM的真正目的是保证程序完整性的真正目的是
15、保证程序完整性:嵌入式软件和启动代码存放在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，因里，不能保证长期稳定可靠，因为硬件注定是不可靠的。以为硬件注定是不可靠的。以FLASHROM为例，它会由于以下两种主为例，它会由于以下两种主要原因导致程序挥发：要原因导致程序挥发：1.受到辐射。本身工作在辐射环境里受到辐射。本身工作在辐射环境里/运输过程中受到辐射（如过海运输过程中受到辐射（如过海关时被关时被X光机检查）。光机检查）。2.长时间存放导致存储失效，某些长时间存放导致存储失效，某些0、1位自行翻转。位自行翻转。电子科大电子科大CATCAT室室第节第节ROM测试测试ROM只读存储器只
16、读存储器-只读，存放程序或固定数组等只读，存放程序或固定数组等测试方法：测试方法：校验和校验和-Checksum求全部求全部ROM代码的校验和，再与正常工作时存代码的校验和，再与正常工作时存入的校验和比较。如二者一致则入的校验和比较。如二者一致则ROM无故障，无故障，否则，就有故障。否则，就有故障。实施：实施：ROM相邻存储单元内容逐项半加；相邻存储单元内容逐项半加；再计算机或带微机的仪器中，再计算机或带微机的仪器中，在开机自检时都必须对在开机自检时都必须对RAM和和ROM进行测试！进行测试！sum比较电子科大电子科大CATCAT室室第节第节ROM测试测试电子科大电子科大CATCAT室室ROM只读存储器只读存储器-只读，存放程序或固定数组等：只读，存放程序或固定数组等：0 x88,0 x82,0 xf0,0 x00,0 x85,0 x90,0 x20,0 xe5,0 x20,0 x5b,0 x60,0 xf8,0 x09,0 xb9,0 x04,0 xe3,0 xeb,0 x23,0 xfb,0 x08,0 xb8,0 x07,0 xda,0 x79,0 x00,0 x90,0 x06
