DG0388 SmartFusion2 SoC FPGA-Fehler
Erkennung und Korrektur des Seram-Gedächtnisses
Benutzerhandbuch

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Änderungsverlauf

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1.1 Überarbeitung 11.0
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• Verweise auf Libero-Versionsnummern entfernt.

1.2 Überarbeitung 10.0
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1.3 Überarbeitung 9.0
Das Dokument für die Softwareversion Libero SoC v11.8 wurde aktualisiert.
1.4 Überarbeitung 8.0
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1.5 Überarbeitung 7.0
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1.6 Überarbeitung 6.0
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1.7 Überarbeitung 5.0
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1.8 Überarbeitung 4.0
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1.9 Überarbeitung 3.0
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1.10 Überarbeitung 2.0
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1.11 Überarbeitung 1.0
Die erste Veröffentlichung dieses Dokuments.
SmartFusion2 SoC FPGA – Fehlererkennung und -korrektur im Seram-Speicher

Einführung

Dieses Dokument beschreibt die Fehlererkennungs- und -korrekturfunktionen (EDAC) der SmartFusion® 2-Geräte auf dem eingebetteten statischen Direktzugriffsspeicher (Seram). Die in den SmartFusion2-Geräten implementierten EDAC-Controller unterstützen Einzelfehlerkorrektur und Doppelfehlererkennung (SECDED). Alle Speicher im Mikrocontroller-Subsystem (MSS) des SmartFusion2 sind durch SECDED geschützt. Der Seram-Speicher kann eSRAM_0 oder eSRAM_1 sein. Der Adressbereich von eSRAM_0 reicht von 0x20000000 bis 0x20007FFF und der Adressbereich von eSRAM_1 reicht von 0x20008000 bis 0x2000FFFF.
Wenn SECDED aktiviert ist:

• Bei einem Schreibvorgang werden 8 Bit SECDED-Code berechnet und zu jeweils 32 Datenbits hinzugefügt.
• Ein Lesevorgang liest und prüft die Daten anhand des gespeicherten SECDED-Codes, um eine 1-Bit-Fehlerkorrektur und eine 2-Bit-Fehlererkennung zu unterstützen.

In dieser Demo kann der EDAC an der blinkenden Leuchtdiode (LED) auf der Platine und an der grafischen Benutzeroberfläche (GUI) identifiziert werden.Der EDAC von eSRAM unterstützt die folgenden Funktionen:

1. SECDED-Mechanismus
2. Stellt Interrupts für den ARM Cortex-M3-Prozessor und das FPGA-Fabric bereit, wenn ein 1-Bit- oder 2-Bit-Fehler erkannt wird.
3. Speichert die Anzahl der 1-Bit- und 2-Bit-Fehler in den Fehlerzählerregistern.
4. Speichert die Adresse des letzten von einem 1-Bit- oder 2-Bit-Fehler betroffenen Speicherplatzes.
5. Speichert 1-Bit- oder 2-Bit-Fehlerdaten in den SECDED-Registern.
6. Stellt Fehlerbussignale für die FPGA-Struktur bereit.

Weitere Informationen finden Sie im Kapitel „EDAC“ des Benutzerhandbuchs „UG0443: SmartFusion2 und IGLOO2 FPGA Sicherheit und Zuverlässigkeit“ und im Kapitel „Seram“ des Benutzerhandbuchs „UG0331: SmartFusion2 Mikrocontroller-Subsystem“.
2.2 Demo-Anforderungen
In der folgenden Tabelle sind die Hardware- und Softwareanforderungen zum Ausführen des Demodesigns aufgeführt.
Tabelle 1 • Designanforderungen

Erfordernis	Version
Betriebssystem	64-Bit-Windows 7 und 10
Hardware
SmartFusion2 Sicherheits-Evaluierungskit: • FlashPro4-Programmierer • USB A auf Mini – B USB-Kabel • 12 V Adapter	Rev. D oder später

Software
FlashPro Express	Siehe readme.txt file im Design vorgesehen files für die mit diesem Referenzdesign verwendeten Softwareversionen.
Libero
System-on-Chip (SoC)-Software
SoftConsole
Host-PC-Treiber	USB-zu-UART-Treiber
Zum Starten der Demo-GUI	Microsoft.NET Framework 4-Client

Notiz: Die in diesem Handbuch gezeigten Screenshots von Libero Smart Design und Konfiguration dienen nur zu Illustrationszwecken.
Öffnen Sie das Libero-Design, um die neuesten Updates anzuzeigen.
2.3 Voraussetzungen
Bevor Sie beginnen:
Laden Sie Libero SoC herunter und installieren Sie es (wie in der webWebsite für dieses Design) auf dem Host-PC von folgendem Speicherort.
https://www.microsemi.com/product-directory/design-resources/1750-libero-soc
2.3.1 Design- Files
Das Demo-Design files stehen unter folgendem Pfad in der Microsemi zum Download bereit webWebsite: http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0388_df
Design fileDazu gehören:

• Ausführbare GUI-Datei
• Libero-Projekt
• Programmierjob
• Liesmich file

Die folgende Abbildung zeigt die Struktur der obersten Ebene des Designs files. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Datei readme.txt file.2.4 Beschreibung des Demo-Designs
Jeder Seram innerhalb des MSS wird durch einen dedizierten EDAC-Controller geschützt. EDAC erkennt einen 1-Bit- oder 2-Bit-Fehler, wenn Daten aus dem Speicher gelesen werden. Wenn EDAC den 1-Bit-Fehler erkennt, korrigiert der EDAC-Controller dasselbe Fehlerbit. Wenn EDAC für alle 1-Bit- und 2-Bit-Fehler aktiviert ist, werden entsprechende Fehlerzähler in den Systemregistern erhöht und entsprechende Interrupts und Fehlerbussignale an die FPGA-Struktur generiert.
In einer für Single Event Upset (SEU) anfälligen Umgebung ist der Arbeitsspeicher (RAM) anfällig für vorübergehende Fehler, die durch schwere Ionen verursacht werden. Dies geschieht in Echtzeit. Um dies zu demonstrieren, wird manuell ein Fehler eingeführt und die Erkennung und Korrektur beobachtet.
Dieses Demo-Design beinhaltet die Implementierung der folgenden Aufgaben:

• EDAC aktivieren
• Daten nach Seram schreiben
• Daten aus Seram lesen
• EDAC deaktivieren
• Ein oder zwei Bits sind beschädigt
• Daten nach Seram schreiben
• EDAC aktivieren
• Lesen Sie die Daten
• Im Falle eines 1-Bit-Fehlers korrigiert der EDAC-Controller den Fehler, aktualisiert die entsprechenden Statusregister und gibt die in Schritt 2 geschriebenen Daten beim Lesevorgang in Schritt 8 aus.
• Im Falle eines 2-Bit-Fehlers wird ein entsprechender Interrupt generiert und die Anwendung muss die Daten korrigieren oder die entsprechende Aktion im Interrupt-Handler ausführen. Diese beiden Methoden werden in dieser Demo demonstriert.
  In dieser Demo sind zwei Tests implementiert: Schleifentest und manueller Test. Sie sind sowohl auf 1-Bit- als auch auf 2-Bit-Fehler anwendbar.

2.4.1 Schleifentest
Der Loop-Test wird ausgeführt, wenn SmartFusion2 einen Loop-Test-Befehl von der GUI empfängt. Zunächst werden alle Fehlerzähler und EDAC-bezogenen Register in den RESET-Zustand versetzt.
Für jede Iteration werden die folgenden Schritte ausgeführt:

1. Aktivieren Sie den EDAC-Controller.
2. Schreiben Sie die Daten in den spezifischen Seram-Speicherort.
3. Deaktivieren Sie den EDAC-Controller.
4. Schreiben Sie die durch 1-Bit- oder 2-Bit-Fehler verursachten Daten in denselben Seram-Speicherort.
5. Aktivieren Sie den EDAC-Controller.
6. Lesen Sie die Daten vom gleichen Seram-Speicherort.
7. Senden Sie die 1-Bit- oder 2-Bit-Fehlererkennungs- und 1-Bit-Fehlerkorrekturdaten im Falle eines 1-Bit-Fehlers an die GUI.

2.4.2 Manueller Test
Diese Methode ermöglicht manuelles Testen zum Aktivieren oder Deaktivieren von EDAC und Schreib- oder Lesevorgängen. Mit dieser Methode können 1-Bit- oder 2-Bit-Fehler an jeder Stelle innerhalb der Naht eingeführt werden. Aktivieren Sie den EDAC und schreiben Sie Daten mithilfe der GUI-Felder an die angegebene Adresse. Deaktivieren Sie den EDAC und schreiben Sie beschädigte 1-Bit- oder 2-Bit-Daten an dieselbe Adressposition. Aktivieren Sie den EDAC und lesen Sie die Daten von derselben Adressposition. Anschließend wechselt die LED auf der Platine, um die Erkennung und Korrektur von Fehlern anzuzeigen. Der entsprechende Fehlerzähler wird auf der GUI angezeigt. Die GUI-Seriellkonsole protokolliert alle in SmartFusion2 ausgeführten Aktionen.
Die folgende Abbildung zeigt die Demovorgänge des Seram EDAC.2.5 Ausführen der Demo
In diesem Abschnitt werden die Einrichtung der SmartFusion2 Security Evaluation Kit-Karte, die GUI-Optionen und die Ausführung des Demodesigns beschrieben.
2.5.1 Demo-Einrichtung
Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie die Demo einrichten:

1. Verbinden Sie den FlashPro4-Programmierer mit dem J5-Anschluss der SmartFusion2 Security Evaluation Kit-Platine.
2. Verbinden Sie ein Ende des USB-Mini-B-Kabels mit dem J18-Anschluss auf der Platine des SmartFusion2 Security Evaluation Kit. Verbinden Sie das andere Ende des USB-Kabels mit dem Host-PC. Stellen Sie sicher, dass die USB-zu-UART-Bridge-Treiber automatisch erkannt werden (kann im Geräte-Manager überprüft werden), wie in Abbildung 4, Seite 7 gezeigt.
   Notiz: Kopieren Sie die COM-Portnummer für die Konfiguration des seriellen Ports. Stellen Sie sicher, dass der COM-Port-Speicherort wie in der folgenden Abbildung gezeigt auf USB-Seriell-Konverter D angegeben ist.
3. Wenn die USB-zu-UART-Brückentreiber nicht installiert sind, laden Sie die Treiber herunter und installieren Sie sie von www.microsemi.com/soc/documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip
4. Verbinden Sie die Jumper auf der Platine des SmartFusion2 Security Evaluation Kit, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Der Stromversorgungsschalter SW7 muss beim Herstellen der Jumperverbindungen ausgeschaltet sein.
   Tabelle 2 • Jumper-Einstellungen des SmartFusion2 Security Evaluation Kit

   Jumper	Pin (von)	Pin (an)	Kommentare
   J22, J23, J24, J8, J3	1 (Standard)	2	Dies sind die Standard-Jumpereinstellungen der SmartFusion2 Security Evaluation Kit-Platine. Stellen Sie sicher, dass diese Jumper entsprechend eingestellt sind.

5.  Schließen Sie die Stromversorgung an den Anschluss J18 an.

Die folgende Abbildung zeigt den Board-Aufbau zum Ausführen der Demo auf dem SmartFusion2 SecuEvaluation Kit.2.5.2 Grafische Benutzeroberfläche
Der folgende Abschnitt beschreibt die Seram – EDAC-Demo-GUI.

Die GUI unterstützt die folgenden Funktionen:

1. Auswahl des COM-Ports und der Baud-Rate.
2.  Auswahl der Registerkarte „1-Bit-Fehlerkorrektur“ oder „2-Bit-Fehlererkennung“.
3. Auswahl von eSRAM0 oder eSRAM1.
4. Adressfeld zum Schreiben oder Lesen von Daten zu oder von einer angegebenen Seram-Adresse.
5. Datenfeld zum Schreiben oder Lesen von Daten zu oder von einer angegebenen Seram-Adresse.
6.  Abschnitt „Serielle Konsole“ zum Drucken der von der Anwendung empfangenen Statusinformationen.
7. EDAC EIN/AUS: Aktiviert oder deaktiviert den EDAC.
8. Schreiben: Ermöglicht das Schreiben von Daten an die angegebene Adresse.
9. Lesen: Ermöglicht das Lesen von Daten von der angegebenen Adresse.
10. LOOP-Test EIN/AUS: Ermöglicht das Testen des EDAC-Mechanismus in einer Loop-Methode.

2.5.3 Ausführen des Entwurfs
Die folgenden Schritte beschreiben die Ausführung des Entwurfs:

1. Schalten Sie den Versorgungsschalter SW7 ein.
2. Programmieren Sie die SmartFusion2 Security Evaluation Kit-Platine mit dem Job file als Teil des Designs bereitgestellt files (\Programming job\eSRAM_0\eSRAM0.job oder \Programming job\eSRAM_1\eSRAM1.job) mit der Software FlashPro Express, siehe Anhang: Programmieren des Geräts mit FlashPro Express, Seite 12.
3. Drücken Sie den Schalter SW6, um die Platine nach erfolgreicher Programmierung zurückzusetzen.
4. Starten Sie die ausführbare GUI-Datei der EDAC_eSRAM-Demo file im Design erhältlich files (\GUI Executable\ EDAC_eSRAM.exe). Das GUI-Fenster wird angezeigt, wie in Abbildung 6, Seite 9 dargestellt.
5. Wählen Sie aus der Dropdown-Liste „COM-Port“ den entsprechenden COM-Port (auf den die USB-zu-UART-Bridge-Treiber verweisen).
6. Wählen Sie die Baudrate als 57600 und klicken Sie auf Verbinden. Nach dem Herstellen der Verbindung ändert sich Verbinden in Trennen.
7. Wählen Sie Seram 0 oder Seram 1 je nach Programmierung file in Schritt 2 ausgewählt.
8. Wählen Sie die Registerkarte „1-Bit-Fehlerkorrektur“ oder „2-Bit-Fehlererkennung“, wie in Abbildung 7, Seite 10 und Abbildung 8, Seite 11 gezeigt.
9. Es können zwei Testarten durchgeführt werden: Manuell und Loop.

2.5.3.1 Schleifentest durchführen
Klicken Sie auf „Loop Test ON“. Er wird im Loop-Modus ausgeführt, in dem eine kontinuierliche Korrektur und Fehlererkennung erfolgt. Die Schleife läuft 200 Iterationen lang. Alle in SmartFusion2 ausgeführten Aktionen werden im Abschnitt „Serielle Konsole“ der GUI protokolliert. Der 2-Bit-Fehlererkennungs-Loop-Test druckt den vom Fehler betroffenen Seram-Adressoffset in der seriellen Konsole aus. Klicken Sie auf „Loop Test OFF“, nachdem 200 Iterationen abgeschlossen sind.
Tabelle 3 • Im Schleifentest verwendete Seram-Speicheradressen

Speicher 1	1-Bit-Fehlerkorrektur	2-Bit-Fehlererkennung
eSRAM0	0 x 20000000	0 x 20002000
eSRAM1	0 x 20008000	0x2000A000

2.5.3.2 Manuellen Test durchführen
Bei dieser Methode werden Fehler manuell über die GUI eingeführt. Führen Sie die folgenden Schritte aus, um eine 1-Bit-Fehlerkorrektur oder eine 2-Bit-Fehlererkennung durchzuführen:

1. Geben Sie Adress- und Datenfelder ein (verwenden Sie 32-Bit-Hexadezimalwerte).
2. Klicken Sie auf „EDAC EIN“.
3. Klicken Sie auf Schreiben.
4. Klicken Sie auf EDAC AUS.
5. Ändern Sie einfach 1 Bit (im Fall einer 1-Bit-Fehlerkorrektur) oder 2 Bits (im Fall einer 2-Bit-Fehlererkennung) im Datenfeld (was einen Fehler einführt).
6. Klicken Sie auf Schreiben.
7. Klicken Sie auf „EDAC EIN“.
8. Klicken Sie auf Lesen.
9. Beobachten Sie die Anzeige der Fehleranzahl und das Datenfeld in der GUI. Der Fehleranzahlwert erhöht sich um 1.

Alle in SmartFusion2 ausgeführten Aktionen werden im Abschnitt „Serial Console“ der GUI protokolliert.
Notiz: Um in der EDAC_eSRAM-Demo-GUI von der Registerkarte „1-Bit-Fehlerkorrektur“ zur Registerkarte „2-Bit-Fehlererkennung“ oder umgekehrt zu wechseln, setzen Sie die Hardwareplatine zurück.

2.6 Fazit
Diese Demo zeigt die SmartFusion2 SECDED-Funktionen des Seram.

Anhang: Programmieren des Geräts mit FlashPro Express

Dieser Abschnitt beschreibt, wie Sie das SmartFusion2-Gerät mit dem Programmierjob programmieren file mit FlashPro Express.
Um das Gerät zu programmieren, führen Sie die folgenden Schritte aus:

1. Stellen Sie sicher, dass die Jumper-Einstellungen auf der Platine mit den in Tabelle 2, Seite 7 aufgeführten übereinstimmen.
   Notiz: Der Stromversorgungsschalter muss ausgeschaltet sein, während die Brückenverbindungen hergestellt werden.
2. Schließen Sie das Stromversorgungskabel an den J6-Anschluss auf der Platine an.
3. Schalten Sie den Stromversorgungsschalter SW7 ein.
4. Starten Sie auf dem Host-PC die FlashPro Express-Software.
5. Klicken Sie auf „Neu“ oder wählen Sie „Neues Job-Projekt“ aus „FlashPro Express Job“ aus dem Menü „Projekt“, um ein neues Job-Projekt zu erstellen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
6. Geben Sie Folgendes in das Dialogfeld „Neues Jobprojekt aus FlashPro Express-Job“ ein:
   • Programmierjob file: Klicken Sie auf Durchsuchen und navigieren Sie zu dem Speicherort, an dem sich die .job file befindet und wählen Sie die aus fileDer Standardspeicherort ist: \m2s_dg0388_df\Programmierjob
   • FlashPro Express-Job-Projektname: Klicken Sie auf „Durchsuchen“ und navigieren Sie zu dem Speicherort, an dem Sie das Projekt speichern möchten.
7. OK klicken. Die erforderliche Programmierung file ist ausgewählt und kann im Gerät programmiert werden.
8. Das FlashPro Express-Fenster wird wie in der folgenden Abbildung dargestellt angezeigt. Vergewissern Sie sich, dass im Feld „Programmierer“ eine Programmierernummer angezeigt wird. Wenn dies nicht der Fall ist, überprüfen Sie die Platinenverbindungen und klicken Sie auf Programmiergeräte aktualisieren/erneut scannen.
9. Klicken Sie auf AUSFÜHREN. Wenn das Gerät erfolgreich programmiert wurde, wird der Status RUN PASSED angezeigt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
10. Schließen Sie FlashPro Express oder klicken Sie auf der Registerkarte „Projekt“ auf „Beenden“.

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Dokumente / Ressourcen

Microsemi DG0388 SmartFusion2 SoC FPGA-Fehlererkennung und -korrektur im eSRAM-Speicher [pdf] Benutzerhandbuch DG0388, SmartFusion2 SoC FPGA Fehlererkennung und Korrektur des eSRAM-Speichers, DG0388 SmartFusion2 SoC FPGA Fehlererkennung und Korrektur des eSRAM-Speichers

Verweise

• Bedienungsanleitung