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，將導(dǎo)致程序出錯而且很難被發(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，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個步驟：
①NVIC復(fù)位，控制內(nèi)核；
②NVIC從復(fù)位中釋放內(nèi)核；
③內(nèi)核配置堆棧；
④內(nèi)核設(shè)置PC和LR；
⑤運(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個步驟：
①復(fù)制非root(RW、RO)從Flash到SRAM；
②分配ZI區(qū)，并且初始化為0；
③跳轉(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
在復(fù)位子程序跳入_ _main之前，設(shè)計另一個程序入口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)算法本身錯誤。由于Cortex—M3復(fù)位后默認(rèn)的時鐘為HSI，是一個內(nèi)部RC振蕩器，因此精度不高。如果需要更準(zhǔn)和快速的時鐘，就必須在跳入SRAM_Check之前對相關(guān)的寄存器進(jìn)行操作。

3 SRAM檢測軟件設(shè)計
圖1為本文設(shè)計的SRAM檢測軟件程序流程。