STMCU小助手
发布时间:2021-8-6 10:47
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概览 现代电子系统中,由于“软”错误引起的系统故障比永久性硬件失效引起的系统故障要更多。“软”错误是指可以恢复的故障或者失效。这一类错误容易发生在寄存器,RAM等上面,由于受到电磁干扰或者封装材料中的α粒子,宇宙射线等的影响而造成位值翻转。针对这个问题,可以在硬件上加奇偶校验,ECC电路来进行检测。 0 C' t9 p+ B1 B3 ~5 |) \ STM32H7系列MCU的Flash,SRAM和CACHE都支持ECC的功能。在本文中,主要介绍SRAM ECC这部分功能以及应用中的注意事项。 9 ?6 @( s7 |8 o* ] 8 D3 j+ S4 j I! P 8 x4 I& U: l" y RAMECC外设( n$ O \- p2 D 在STM32H7系列MCU中,有一个叫RAMECC的外设,它是一个RAM ECC Monitor。RAMECC提供了一个接口给应用程序来检测当前RAM的ECC状态,以及当发生ECC错误后执行相应的恢复或者报错程序。 $ H: M2 }: I! @6 V+ a 1 f `: G0 ^6 j STM32H7的RAM ECC支持纠正单比特的错误和检测双比特的错误。对于AXI SRAM和TCM RAM,每64位数据附加8位ECC码;其他的32位总线的SRAM,每32位数据附加7位ECC码。 在对SRAM进行写操作的时候,硬件自动计算并保存ECC的值,在对SRAM进行读操作或者非对齐的写操作(读-改-写)的时候会自动进行校验,并且出错的地址和数据可以通过寄存器读出。 STM32H7的RAM ECC功能的实现可以分成两个部分:RAM ECC Controller和RAM ECC Monitor单元,如下图所示。/ b |1 |0 h% c# s3 A( F& \
关于ECC Controller STM32H7的SRAM分成AXI SRAM,SRAM1,SRAM2,SRAM3,SRAM4,数据TCM RAM,指令TCM RAM和备份SRAM等几块。每个RAM块分别对应一个ECC Controller。 ; ~! a! n( C' ^( k% _% d ECC Controller始终处于使能状态。它负责ECC代码的计算存储,比较和错误检测,可以完成单比特错误纠正和双比特错误检测的功能。 ' U, b3 h) P$ v& s) ? 1 Q" o$ x9 N: _) z 关于ECC Monitor7 G* c; J0 a% e2 f STM32H7一共有三个ECC Monitor,各负责一个域。ECC Monitor接收来自ECC Controller的诊断事件,并根据寄存器的配置产生对应的中断信号。) {3 G+ W1 n/ W$ e9 Y : u) L/ I6 w7 k! M# _& _1 J ECC Controller与ECC Monitor之间的映射关系见下图。例如D1的RAMECC Monitor单元,一共有5个通道,每个通道对应一个SRAM块的ECC controller。每个通道都有自己的一组寄存器,图中的Address offset就是寄存器组的偏移地址。如果要打开AXI SRAM的ECC Monitor单元,使得当检测到AXI SRAM的ECC错误时产生对应的中断,就需要操作AXI SRAM对应的寄存器组。
3 y( P3 U# G/ F- o5 l D2 \( V5 U FAR和FDR寄存器* X! f3 Z6 P" b RAMECC支持单比特ECC错误中断,双比特ECC错误中断和非对齐写操作(Byte Write)引起的ECC中断。在RAMECC的IER和CR寄存器中可以分别配置和使能这些中断。在SR寄存器中可以查看这些中断的状态。这几个寄存器的操作都一目了然,这里想说明的是另外两个寄存器:出错地址寄存器FAR和出错数据寄存器FDR。 : P2 I2 Y! S" a! `1 E 使能了CR寄存器里的ECCELEN位后,当ECC错误(单比特/双比特错误)发生后,出错的地址和数据就会被锁定到FAR和FDR寄存器里。 0 d/ |8 R& b% J" j+ ^6 N FAR寄存器里保存的是相对地址。实际出错地址的计算公式如下: 实际的出错地址= SRAM的起始地址 + FAR寄存器的值 * N(N=4或者8)。 FDR寄存器有两个,对于64位总线的SRAM数据,FDRL寄存器保存低4字节的数据,FDRH保存高4字节的数据。对于32位总线的SRAM数据,数据保存在FDRL寄存器中,FDRH的值为0。 % K; T1 T7 D- J5 l: i# I \ 我们可以看下面两个例子:# k/ ?( p% j1 g / M2 F) ]+ W2 k1 j* U+ y : N. d4 ?% B: d' R* R9 T 例子1:使能AXI-SRAM对应的Monitor功能(如何使能请参考STM32H7CUBE库中的RAMECC_ErrorCount例程)。上电后AXI-SRAM先不初始化,然后直接进行读操作就会触发ECC错误。这时候我们在调试状态下查看FAR和FDR的值,见下图。- v1 K5 j' }, [9 c ?! T$ v
: O6 }7 J2 Y, X3 Y: B8 R 这里因为AXI-SRAM是64位总线接口,所以计算实际出错地址时,N的值是8。 ( X" G, v G K" F" y3 O& U 例子2:使能SRAM1(0X30000000)对应的Monitor功能。上电后不进行初始,然后直接进行读操作就会触发ECC错误。这时候我们在调试状态下查看FAR和FDR的值,如下图。, O3 c) o* K5 K( {
因为SRAM1是32位总线接口,所以这时N的值是4。8 T, J- j7 ]3 H" _5 a: z3 {; h4 } ^, j! P% Y5 X, H3 p5 g1 ~5 \7 A " i+ i# G; b) D: t 在应用中如何正确使用RAM ECC 在使用支持ECC的RAM时,一定要注意的是要对RAM进行初始化,否则就可能会报ECC错误。就像我们在上一节的实验中做的那样,通过不初始化的做法,我们可以模拟出ECC错误。在AN5342中给出了建议的初始化步骤。% ` a+ X0 h2 C) z% U3 Q* ? 5 h; H6 w, Q8 T 4 J O, J, I1 I3 u 对于单比特的ECC错误可以在读出的过程中自动纠正,但仅仅只是读出的数据是正确的,为了防止错误累积,导致从单比特的错误变成双比特的错误,可以在检测到单比特错误后,将正确的值写回到SRAM中去。这里有两种方式,一种如果原本SRAM中保存的值在Flash有备份,那么直接将Flash中的值再次写到SRAM中去;或者利用前面提到的FAR和FDR寄存器将正确的值写回SRAM中。" L$ _' R- a1 X5 V 3 e& z1 [, w: j, S 通过周期性的ECC检测来主动发现SRAM的故障也是提高系统可靠性的方法。ECC检测可以通过读SRAM的值来进行。检测不需要一次性完成,可以在系统空闲时,分段的对SRAM进行检测。请参考AN5342了解更多的细节。 |
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您好,但是参考了各方资料,STM32H7系列的RAM区ECC功能无法关闭,这就导致无法查看RAM区原始数据,特别是对单bit错误的纠正功能没有手段去验证,这块能赐教下吗