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嵌入式系統(tǒng)存儲正確性和壓力測試方案 (qq.com)

前言

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)測試階段通常需要對存儲進行正確性和壓力測試,比如SRAM,DDR等,通常的做法是進行遍歷讀寫,比如寫0x55,0xAA,0x00,0xFF,遞增值等這些特殊值然后再回讀判斷是否正確等,這些測試用例是根據存儲的原理和經驗等進行總結的。實際上已經有人整理了相應的測試用例https://pyropus.ca./software/memtester/就是一個比較常用的測試代碼。

這個代碼最新版本是4.6.0,其為Unix類系統(tǒng)上使用設計,這些系統(tǒng)上可以直接安裝或者源碼編譯使用。

為了方便在MCU等環(huán)境使用,我將其進行了一些修改,方便移植使用。

https://github.com/qinyunti/memtester_mcu.git

memtester_mcu使用

clone以下倉庫https://github.com/qinyunti/memtester_mcu.git,添加代碼到自己的目錄即可。

參考README.md

實現以下依賴即可:

l:memset

l:rand

l:ULONG_MAX

lmemtester_types.h中需要

l定義幾個數據類型,ull位使用,ul為無符號基本數據類型。

typedef unsigned long ul;

typedef unsigned long long ull;

typedef unsigned long volatile ulv;

typedef unsigned char volatile u8v;

typedef unsigned short volatile u16v;

l需實現memtester_printf

然后

#include "memtester.h"

按照如下調用即可

memtester_main((ulv *)0x20004000, 0, 0x2000, 10);

其中0x20004000為待測試存儲開始地址,要ul對齊;

第二個參數表示測試用例mask,0表示所有用例都測試;

0x2000為待測試存儲區(qū)域大小,要ul對齊;

最后10為測試10個循環(huán),壓力測試可以將該值寫的很大,一直反復測試。

測試用例介紹

memtester_tests.c中一共提供了17個測試用例,下面一一介紹。

有一些輔助函數

compare_regions: 比較兩個區(qū)域是否一致,按照ulv類型比較

test_stuck_address

測試前先調用該函數遍歷測試一下,該函數依次寫對應地址的內容為該地址,該地址的內容為該地址的取反,然后下一遍時反過來先寫該地址的內容為該地址的取反,然后寫對應地址的內容為該地址,然后再回讀。

測試第一遍時

比如開始地址為0x20000000基本類型為32位，則0x20000000處的值為0x20000000

0x20000004處的值為0xDFFFFFFB;

測試第二遍時

比如開始地址為0x20000000基本類型為32位，則0x20000000處的值為0xDFFFFFFF

0x20000004處的值為0x20000004;

依此類推共測試16遍。

test_random_value :隨機測試

先隨機寫待測試區(qū)域的前面一半和后面一半為同樣的值,然后再回讀前面一半和后面一半是否一樣。

test_xor_comparison :異或隨機值測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都和同一個隨機值異或,然后再回讀比較。

test_sub_comparison :減隨機值測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都減同一個隨機值,然后再回讀比較。

test_mul_comparison :乘以隨機值測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都乘以同一個隨機值,然后再回讀比較。

test_div_comparison:除以隨機值測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都除以同一個隨機值,然后再回讀比較。

test_or_comparison :或隨機值測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都或上同一個隨機值,然后再回讀比較。

test_and_comparison :與隨機值測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都與上同一個隨機值,然后再回讀比較。

test_seqinc_comparison:遞增測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容(上一個測試的遺留值)都從同一個隨機值開始遞增,遞增到待測試基本數據的個數,然后再回讀比較。

test_solidbits_comparison :固定位測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容依次寫0xFFFFFFFF和0x00000000然后再回讀比較。

Cesium64輪。

test_checkerboard_comparison :交錯位測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容依次寫0x55555555和0xAAAAAAAA然后回讀測試。

測試64輪。

test_blockseq_comparison :字節(jié)遞增測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容依次寫0x00000000-0x01010101~0x02020202...0xFFFFFFFF這中字節(jié)遞增,然后回讀測試。

test_walkbits0_comparison :1滑動測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容依次寫如下值然后回讀測試:

共64輪

前面32輪的值

第一輪寫0x00000001

第二輪寫0x00000002

1往左滑動

后面32輪反向滑動

第32輪寫0x80000000

第33輪寫0x40000000

test_walkbits1_comparison :0滑動測試

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容依次寫如下值然后回讀測試:

共64輪

前面32輪的值

第一輪寫0xFFFFFFFE

第二輪寫0xFFFFFFFD

0往左滑動

后面32輪反向滑動

第32輪寫0x7FFFFFFF

第33輪寫0xBFFFFFFF

test_bitspread_comparison :間隔1,0滑動測試

與1滑動類似,只是使用間隔1位的兩個1進行滑動

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容依次寫如下值然后回讀測試:

共64輪

前面32輪的值

第一輪寫

(1<<0) | (1<<2) ~

0xFFFFFFFF ^ (1<<0) | (1<<2)~ 取反

(1<<0) | (1<<2)~ 后面重復

0xFFFFFFFF ^ (1<<0) | (1<<2)

第二輪寫 在第一輪基礎上滑動

(1<<1) | (1<<3) ~

0xFFFFFFFF ^ (1<<1) | (1<<3)~ 取反

(1<<1) | (1<<3) ~ 后面重復

0xFFFFFFFF ^ (1<<1) | (1<<3)

后面32輪反向滑動

第32輪寫

(1<<31) | (1<<33) ~

0xFFFFFFFF ^ (1<<31) | (1<<33)~ 取反

(1<<31) | (1<<33)~ 后面重復

0xFFFFFFFF ^ (1<<31) | (1<<33)

第33輪寫 在第一輪基礎上滑動

(1<<30) | (1<<32) ~ 取反

0xFFFFFFFF ^ (1<<30) | (1<<32)~ 后面重復

(1<<30) | (1<<32) ~

0xFFFFFFFF ^ (1<<30) | (1<<32)

test_bitflip_comparison :位翻轉

32輪

第一輪

重復8次

1<<0,0xFFFFFFFF^(1<<0) 重復到寫完緩沖區(qū)

第2輪

重復8次

1<<1,0xFFFFFFFF^(1<<1) 重復到寫完緩沖區(qū)

...

第32輪

重復8次

1<<31,0xFFFFFFFF^(1<<31) 重復到寫完緩沖區(qū)

test_8bit_wide_random :字節(jié)寫

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容分別按照基本類型操作和字節(jié)操作方式寫入隨機值然后回讀對比

test_16bit_wide_random :16位寫

將待測試區(qū)域前面一半和后面一半的內容分別按照基本類型操作和16位操作方式寫入隨機值然后回讀對比

實測

移植比較簡單,參考README.md即可,在某個CORTEX-M3的MCU上測試如下

總結

以上測試可以看出

1.盡可能的隨機,以避免每次測試都一樣,rand還可以先srand一下使得每次測試都不一樣。

2.測試相鄰位的影響,0x55，0xAA, 全0全0等,比如1和0的滑動,間隔1,0的滑動,位翻轉等。

3.遍歷到所有的值,比如遞增,隨機值等。

我們還可以添加總結自己的用例進行完善,實際測試時也可減少一些循環(huán)次數加快測試。

審核編輯：湯梓紅