MM32F013x——IEC60730-1 B类认证软件设计指南（三）

只看该作者 · 2021-6-2 09:42

在上一章节中我们介绍了CPU寄存器检测的实现方法，本章节我们将给大家介绍RAM检测的实现方法。SRAM检测不仅检测数据区域的错误，还检测其内部地址和数据路径的错误。
检测时由于需要执行软件算法(March-C)，会影响CPU的利用率，所以SRAM测试采用拓扑模式，按位阵列推进测试，阵列中的逻辑邻位（属于单字）物理上彼此分离，而带后续逻辑地址的字对在物理上却共享邻位，此时可采用按字测试的方法。

只看该作者 · 2021-6-2 09:43

SRAM自检采用March-C算法，March-C是一种用于嵌入式芯片RAM测试的算法，是安全认证的一部分，可用于测试那些未被硬件奇偶校验覆盖的部分RAM。为了不影响MCU的运行，将RAM分成很多小块，每次测试其中一块, 先将要测试的块清零，然后按位逐位置1，每置一位，测试该位是不是1，是就继续，不是就报错；全部置完后，再逐位清0，每清一个位，测试该位清0是不是0，如果是就正确，不是就报错。如果是对工作区的RAM，数据需要保留，在RAM中开一个安全保留区，先对安全保留区March-C，然后把要测试的区的数据copy进安全区，再对要测试的工作区进行March-C，测试-- copy进安全区-- 测试-- copy进安全区...... 完成整个空间的测试。

只看该作者 · 2021-6-2 09:45

在ClassB检测中，RAM自检也分为启动自检与运行自检两部分。

01 ClassB RAM启动自检
RAM在启动自检过程中会检测全部的RAM。算法中会用值（0x00000000）和值（0xFFFFFFFF）逐字填充，填充后读取出来比较看值是否相等。

具体的运行流程图如下：

只看该作者 · 2021-6-2 09:46

主要有6步：
对所有测试单元写0 (按地址增加的顺序)
逐个检测每个单元是否为0，如果全为0，然后写为0xFF* (按地址增加的顺序)
逐个检测每个单元是否为0xFF*，如果全为F，然后写为0 (按地址增加的顺序)
逐个检测每个单元是否为0，如果全为0，然后写为0xFF* (按地址递减的顺序)
逐个检测每个单元是否为0xFF*，如果全为F，然后写为0 (按地址递减的顺序)
逐个检测每个单元是否为0(按地址递减的顺序)

只看该作者 · 2021-6-2 09:47

Class_FullRamMarchC
  PUSH  {R4-R7}
  MOVS  R4, #0x1    ; Test success status by default
  MOVS  R3,R2       ; setup inverted background pattern
  RSBS  R3, R3, #0
  SUBS  R3,R3, #1

; *** Step 1 ***
; Write background pattern with addresses increasing
  MOVS  R5,R0
__FULL1_LOOP
  CMP R5,R1
  BHI __FULL_RET

  LDR R7,[R5, #+0]

  STR R2,[R5, #+0]
  LDR R6,[R5, #+0]
  CMP R2,R6
  BNE __FULL_ERR

  STR R3,[R5, #+0]
  LDR R6,[R5, #+0]
  CMP R3,R6
  BNE __FULL_ERR

  STR R7,[R5, #+0]

  ADDS  R5,R5,#+4
  B    __FULL1_LOOP

; *** Step 2 ***
; Write background pattern with addresses decreasing

  MOVS  R5,R1
  SUBS  R5,R5,#+4
__FULL2_LOOP
  CMP R5,R0
  BLO __FULL_RET

  LDR R7,[R5, #+0]

  STR R2,[R5, #+0]
  LDR R6,[R5, #+0]
  CMP R2,R6
  BNE __FULL_ERR

  STR R3,[R5, #+0]
  LDR R6,[R5, #+0]
  CMP R3,R6
  BNE __FULL_ERR

  STR R7,[R5, #+0]

  SUBS  R5,R5,#+4
  B    __FULL2_LOOP

__FULL_ERR
  MOVS  R4,#0    ; error result

__FULL_RET

  MOVS  R0,R4
  POP {R4-R7}
  BX LR       ; return to the caller

只看该作者 · 2021-6-2 09:48

02 ClassB RAM运行自检程序
RAM在运行自检的过程中只检测部分RAM，不会检测全部的RAM。目前主要自检0x20000030-0x2000007B范围内的RAM以及0x20000000-0x2000001F缓冲区范围的RAM，具体的操作流程如下：

只看该作者 · 2021-6-2 09:51

在mm32_RamMcMxKeil.c进行如下操作：

; ***************** test of the RAM slice *********************
  MOVS  R5, #0    ; NO - save content of the RAM slice into the backup buffer
__SAVE_LOOP
  LDR R6,[R4, R5]  ; load data offset
  LDR R7,[R0, R6]  ; load data from RAM
  ADDS  R5,R5,#4    ; original data are stored starting from second item of the buffer
  STR R7,[R1, R5]  ; (first and last items are used for testing purpose exclusively)
  CMP R5, #20
  BLE __SAVE_LOOP

; *** Step 1 ***
; Write background pattern with addresses increasing
  MOVS  R5, #0
__STEP1_LOOP
  LDR R6,[R4, R5]  ; load data offset
  STR R2,[R0, R6]  ; store background pattern
  ADDS  R5,R5,#4
  CMP R5, #20
  BLE __STEP1_LOOP

; *** Step 2 ***
; VerIFy background and write inverted background with addresses increasing
  MOVS  R5, #0
__STEP2_LOOP
  LDR R6,[R4, R5]  ; load data offset
  LDR R7,[R0, R6]  ; verify background pattern
  CMP R7, R2
  BNE __STEP_ERR
  STR R3,[R0, R6]  ; store inverted background pattern
  ADDS  R5,R5,#4
  CMP R5, #20
  BLE __STEP2_LOOP

只看该作者 · 2021-6-2 09:54

在MDK工程的mm32_STLClassBvar.h文件中设置一些变量进行定址，并在工程配置中设定区域。

  /* RAM location for temporary storage of original values at run time RAM transparent test */
  EXTERN uint32_t aRunTimeRamBuf[RT_RAM_BLOCKSIZE + 2] __attribute__((section("RUN_TIME_RAM_BUF")));

  /* RAM pointer for run-time tests */
  EXTERN uint32_t *pRunTimeRamChk       __attribute__((section("RUN_TIME_RAM_PNT")));
  EXTERN uint32_t *pRunTimeRamChkInv    __attribute__((section("RUN_TIME_RAM_PNT")));
  EXTERN uint32_t aGAP_FOR_RAM_TEST_OVERLAY[2] __attribute__((section("RUN_TIME_RAM_PNT")));

  /*Note:the zero_init forces the linker to place variables in the bsssection */
  /*This allows the UNINIT directive(in scatter file)to work. On the contrary */
  /* all Class B variables pairs should be initialized properly by user before using them */

  /* Counter for verifying correct program execution at start */
  EXTERN uint32_t CtrlFlowCnt          __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t CtrlFlowCntInv       __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* Counter for verifying correct program execution in interrupt */
  EXTERN uint32_t ISRCtrlFlowCnt       __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t ISRCtrlFlowCntInv    __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* LSI period measurement at TIM5 IRQHandler */
  EXTERN uint32_t PeriodValue          __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t PeriodValueInv       __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* Sofware time base used in main program (incremented in SysTick timer ISR */
  EXTERN uint32_t TickCounter          __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t TickCounterInv       __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* Indicates to the main routine a 100ms tick */
  EXTERN __IO uint32_t TimeBaseFlag    __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN __IO uint32_t TimeBaseFlagInv __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* Indicates to the main routine a 100ms tick */
  EXTERN __IO uint32_t LSIPeriodFlag    __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN __IO uint32_t LSIPeriodFlagInv __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* Stores the Control flow counter from one main loop to the other */
  EXTERN uint32_t LastCtrlFlowCnt       __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t LastCtrlFlowCntInv    __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

  /* Pointer to FLASH for crc32 run-time tests */
  EXTERN uint32_t *pRunCrc32Chk          __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t *pRunCrc32ChkInv       __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));

/* Reference 32-bit CRC for run-time tests */
  EXTERN uint32_t RefCrc32             __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  EXTERN uint32_t RefCrc32Inv          __attribute__((section("CLASS_B_RAM_REV"), zero_init));
  EXTERN uint32_t LSI_Freq             __attribute__((section("CLASS_B_RAM"), zero_init));
  /* Magic pattern for Stack oveRFlow in this array */
  EXTERN __IO uint32_t aStackOverFlowPtrn[4] __attribute__((section("STACK_BOTTOM"), zero_init));

1万 · 2021-6-2 10:11

本帖最后由 laocuo1142 于 2021-6-2 10:33 编辑

很棒的小讲堂，每天学习一点点

只看该作者 · 2021-6-2 10:34

在MDK的Options for Target 选项卡中进行如下配置：

只看该作者 · 2021-6-2 10:35

在ClassBtest.sct文件中可以看到如下结果：

只看该作者 · 2021-6-2 10:37

栈检查的操作原理：设定特定的值在栈底，当检测到栈底的数值发生变化了，就认为栈溢出了。

control_flow_call(STACK_OVERFLOW_TEST);
aStackOverFlowPtrn[0] = 0xEEEEEEEEuL;
aStackOverFlowPtrn[1] = 0xCCCCCCCCuL;
aStackOverFlowPtrn[2] = 0xBBBBBBBBuL;
aStackOverFlowPtrn[3] = 0xDDDDDDDDuL;
control_flow_resume(STACK_OVERFLOW_TEST);

/**
  * @Brief  This function verifies that Stack didn't overflow
  * @param  : None
  * @retval : ErrorStatus = (ERROR, SUCCESS)
  */
ErrorStatus STL_CheckStack(void)
{
  ErrorStatus result = SUCCESS;

  CtrlFlowCnt += STACK_OVERFLOW_CALLEE;

  if ( aStackOverFlowPtrn[0] != 0xEEEEEEEEuL )
  {
result = ERROR;
  }
  if ( aStackOverFlowPtrn[1] != 0xCCCCCCCCuL )
  {
result = ERROR;
  }
  if ( aStackOverFlowPtrn[2] != 0xBBBBBBBBuL )
  {
result = ERROR;
  }
  if ( aStackOverFlowPtrn[3] != 0xDDDDDDDDuL )
  {
result = ERROR;
  }
  CtrlFlowCntInv -= STACK_OVERFLOW_CALLEE;
  return (result);
}

只看该作者 · 2021-6-2 10:37

以上代码是RAM自检的汇编代码，整个算法执行会花费一定时间，如果整个内存范围的测试时间太长，就会对用户应用程序造成较大的局限性，所以将其分成若干片段，这些片段与执行程序的本地区域相一致。对被测试区域进行动态修改，然后进行单独执行测试。检测出问题则会跳转后面的故障函数，可以添加对应的操作进行故障处理。

只看该作者 · 2021-6-4 07:57

学习一下

MM32F013x——IEC60730-1 B类认证软件设计指南（三）

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