基于TMSF240芯片的內(nèi)部FLASH的一種自測(cè)試方法

摘要：飛控計(jì)算機(jī)作為飛行控制系統(tǒng)的核心控制處理單元，其可靠性要求是所有航空電子設(shè)備中最高的，用于飛控計(jì)算機(jī)的每一個(gè)元器件都必須經(jīng)過嚴(yán)格的自測(cè)試。隨著DSP越來越廣泛應(yīng)用于飛控系統(tǒng)，對(duì)于芯片內(nèi)部FLASH的自測(cè)試卻往往被忽視，這是飛控系統(tǒng)不能容忍的。針對(duì)此問題，文章介紹了一種基于TMSF240芯片的內(nèi)部FLASH自測(cè)試方法。
關(guān)鍵詞：內(nèi)部FLASH；自測(cè)試；飛控計(jì)算機(jī)

0 引言
    目前DSP芯片不僅廣泛應(yīng)用于機(jī)載設(shè)備中，也越來越廣泛地應(yīng)用于飛控計(jì)算機(jī)和自動(dòng)駕駛儀中。飛行控制系統(tǒng)的安全性直接關(guān)系到飛機(jī)和飛行員的存亡。飛控計(jì)算機(jī)作為飛行控制系統(tǒng)的核心控制處理單元，其可靠性要求是所有航空電子設(shè)備中最高的。自動(dòng)駕駛儀是按一定技術(shù)要求自動(dòng)控制飛行器的裝置，與飛機(jī)上其他系統(tǒng)交聯(lián)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的控制，其可靠性也不容忽視。用于飛控計(jì)算機(jī)和自動(dòng)駕駛儀的每一個(gè)元器件都必須經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試。
    飛控計(jì)算機(jī)CPU模塊的處理器通常選用PowerPC或X86系列，CPU模塊設(shè)計(jì)有專門的FLASH芯片，為保證飛控程序存放的正確無誤，F(xiàn)LASH測(cè)試必不可少。而智能接口模塊的處理器通常選用TMSF240、TMSF2812等，采用片內(nèi)FLASH存放自己的程序。這部分FLASH的自測(cè)試常常被忽視，而這是飛控系統(tǒng)不能容忍的。本文介紹了一種基于TMSF240芯片內(nèi)部FLASH的自測(cè)試方法。

1 問題描述
    在CPU處理器無自帶FLASH空間的情況下，我們選用市場(chǎng)上專用的FLASH芯片，通過硬件設(shè)計(jì)該FLASH芯片的每一個(gè)地址空間都是可以訪問的，我們可以指定不同的區(qū)域存放不同的內(nèi)容。FLASH芯片的自測(cè)試也有很多種方法，目前較普遍采用的是校驗(yàn)和的方法，即由專門的燒寫工具(可以使用軟件完成該工具)在燒寫的過程中將校驗(yàn)和計(jì)算好直接放到指定的單元中，這個(gè)單元可以指定到燒程序時(shí)寫不到的空閑空間，自測(cè)試時(shí)只需重新計(jì)算一遍校驗(yàn)和與該值進(jìn)行比較即可。此種方法我們稱之為方法一。
    而TMSF240內(nèi)部自帶FLASH存儲(chǔ)空間，燒錄過程對(duì)于用戶來說較透明。我們不直接指定向某一具體的Flash空間寫入數(shù)據(jù)，而是通過執(zhí)行TI公司提供的批處理文件，經(jīng)由聞亭仿真器連接目標(biāo)機(jī)來完成燒錄程序的過程，因此直接使用方法一我們無處存放校驗(yàn)和為使用方法一來測(cè)試芯片內(nèi)部的FLASH我們必須解決校驗(yàn)和的存放問題。

2 芯片內(nèi)部FLASH自測(cè)試方法概述
    下面介紹的方法實(shí)現(xiàn)的是解決程序本身自測(cè)試程序本身燒到FLASH后保存的是否正確的問題。該方法不是將校驗(yàn)和直接寫到FLASH中，而是在待燒錄的程序中定義一個(gè)變量，該變量最終用于存放事先計(jì)算好的校驗(yàn)和，通過兩次燒錄實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部FLASH自測(cè)試功能的。必須巧妙地避開因改變程序本身而引起的程序校驗(yàn)和改變而導(dǎo)致自測(cè)試算法失效的問題。
    本方法需要事先將程序完全調(diào)試好燒錄到FLASH中，然后才能讀取FLASH內(nèi)容計(jì)算校驗(yàn)和。此時(shí)將校驗(yàn)和值賦給事先定義好的變量，重新編譯后得到最終的目標(biāo)碼，燒錄到FLASH中。程序上電后自動(dòng)運(yùn)行，F(xiàn)LASH自測(cè)試程序在每次執(zhí)行自測(cè)試功能時(shí)都將要測(cè)試的程序空間讀出并計(jì)算校驗(yàn)和與該變量進(jìn)行比較，比較結(jié)果一致則待測(cè)試FLASH空間正確，反之則表明FLASH空間有故障。
    由于變量賦值的改變會(huì)導(dǎo)致整個(gè)代碼校驗(yàn)和的改變，因此該問題必須得到恰當(dāng)?shù)慕鉀Q。第一次燒寫的程序的算法如圖1所示。

    以上步驟中第二步到第四步是此算法的實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)，它屬于代碼的一部分，兩次燒寫要對(duì)其進(jìn)行更改，詳見第3節(jié)。第三步是本方法的關(guān)鍵所在，由于sum=0，所以經(jīng)過“sum=sum+sum；”的運(yùn)算后sum值還是0，并沒有改變sum的值。而sum的初值0并沒有對(duì)程序的真實(shí)校驗(yàn)和值做出貢獻(xiàn)，這為第二次燒寫的程序代碼和計(jì)算做出鋪墊。
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3 芯片內(nèi)部FLASH自測(cè)試方法詳述
3．1 第一次燒寫步驟
    第一次燒寫過程如下：
    步驟1：將包含圖1的代碼編譯后形成待燒錄文件*．out；
    步驟2：將代碼編譯生成待燒錄文件*．out，然后通過TI公司提供的批處理文件和仿真器將其燒入片內(nèi)自帶的FLASH中。
3．2 第二次燒寫步驟
    第二次燒寫過程如下：
    步驟1：利用聞亭仿真器設(shè)置成燒錄模式下代碼調(diào)試模式，將硬件斷點(diǎn)設(shè)置在FLASH自測(cè)試的函數(shù)入口處；
    步驟2：將程序連續(xù)運(yùn)行至斷點(diǎn)處后，單步調(diào)試計(jì)算出真正的代碼和sum=XXX；
    步驟3：此時(shí)更改程序，將計(jì)算好的校驗(yàn)和寫入程序中定義好的變量中，即將圖1中第二步中sum=0更改為sum=XXX；
    步驟4：將代碼重新編譯生成待燒錄文件*．out，然后通過TI公司提供的批處理文件和仿真器將其燒入片內(nèi)自帶的FLASH中。
3．3 方法詳細(xì)說明
    在第二次燒寫過程中，圖1所示的算法變成圖2所示內(nèi)容。

    由于原來的校驗(yàn)和為0，現(xiàn)在將其改為XXX，所以第二次固化的程序的校驗(yàn)和比第一次固化的程序的校驗(yàn)和增加了XXX。而第一次固化的校驗(yàn)和本應(yīng)該為XXX，因此第二次固化程序的最終的校驗(yàn)和計(jì)算出來后應(yīng)check sum為2XXX，圖2中的第三步sum=sum+sum正好滿足了上述要求，即sum=2XXX。因此第四步check sum=sum能正確反映自測(cè)試結(jié)果。
    需要補(bǔ)充說明一點(diǎn)，該算法是基于第一次燒錄成功后重新加載第一次燒錄的程序由DSP處理器自動(dòng)計(jì)算校驗(yàn)和是正確的基礎(chǔ)上的，這是由CPU的加減乘除和邏輯運(yùn)算等自測(cè)試正確保證的，在上電時(shí)PUBIT里有該項(xiàng)自測(cè)試。

4 結(jié)束語
    DSP已經(jīng)廣泛應(yīng)用于飛控計(jì)算機(jī)智能接口模塊中。雖然其具有很高的可靠性，但在飛控系統(tǒng)的使用中也必須進(jìn)行測(cè)試。本文就DSP芯片內(nèi)部自帶FLASH提出了一種自測(cè)試方法，通過兩次燒寫FLASH將待測(cè)空間的校驗(yàn)和計(jì)算出來并計(jì)入RAM中事先定義好的變量中，重新編譯后生成新的目標(biāo)碼校驗(yàn)和變成第一次校驗(yàn)和的2倍。這樣利用sum=sum+sum巧妙地避過了兩次校驗(yàn)和增加而引起程序的改動(dòng)。此方法簡(jiǎn)單有效地解決了DSP芯片內(nèi)部FLASH自測(cè)試問題，并已在機(jī)載設(shè)備，包括飛控計(jì)算機(jī)接口模塊中得到應(yīng)用，對(duì)提高機(jī)載設(shè)備的可測(cè)試性和可靠性有一定的作用，值得推廣使用。