Microsemi DG0618 hibaészlelés és -javítás SmartFusion2 eszközökön DDR memória használatával

Microsemi vállalati központ
One Enterprise, Aliso Viejo,
CA 92656 USA
Az USA-n belül: +1 800-713-4113
Az USA-n kívül: +1 949-380-6100
Fax: +1 949-215-4996
Email: sales.support@microsemi.com
www.microsemi.com
© 2017 Microsemi Corporation. Minden jog fenntartva. A Microsemi és a Microsemi logó a Microsemi Corporation védjegyei. Minden egyéb védjegy és szolgáltatási védjegy a megfelelő tulajdonosok tulajdona

A Microsemi nem vállal garanciát, képviseletet vagy garanciát az itt található információkra, illetve termékeinek és szolgáltatásainak bármilyen meghatározott célra való alkalmasságára vonatkozóan, és a Microsemi nem vállal semmilyen felelősséget a termék vagy áramkör alkalmazásából vagy használatából eredően. Az itt értékesített termékek és a Microsemi által értékesített bármely más termék korlátozott tesztelésen esett át, és nem használhatók kritikus fontosságú berendezésekkel vagy alkalmazásokkal együtt. Bármely teljesítményspecifikáció megbízhatónak tekinthető, de nem ellenőrzött, és a Vevőnek el kell végeznie a termékek minden teljesítmény- és egyéb vizsgálatát, egyedül és a végtermékekkel együtt, vagy beleszerelve. A Vevő nem hagyatkozhat a Microsemi által biztosított adatokra és teljesítményspecifikációkra vagy paraméterekre. A Vevő felelőssége bármely termék alkalmasságának független megállapítása, valamint annak tesztelése és ellenőrzése. A Microsemi által az alábbiakban közölt információk „ahogy vannak, hol vannak” és minden hibával együtt, és az ilyen információkkal kapcsolatos teljes kockázat teljes mértékben a Vevőt terheli. A Microsemi sem kifejezetten, sem hallgatólagosan nem biztosít szabadalmi jogokat, licenceket vagy egyéb szellemi tulajdonjogokat sem magára az információra, sem az információ által leírtakra vonatkozóan. Az ebben a dokumentumban közölt információk a Microsemi tulajdonát képezik, és a Microsemi fenntartja a jogot, hogy bármikor, előzetes értesítés nélkül módosítsa a jelen dokumentumban található információkat, vagy bármely terméket és szolgáltatást.

A Microsemiről
A Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) félvezető- és rendszermegoldások átfogó portfólióját kínálja repülési és védelmi, kommunikációs, adatközponti és ipari piacok számára. A termékek közé tartoznak a nagy teljesítményű és sugárzásálló analóg vegyes jelű integrált áramkörök, FPGA-k, SoC-k és ASIC-k; energiagazdálkodási termékek; időzítő és szinkronizáló eszközök és precíz időmegoldások, amelyek a világ időmércéjét állítják fel; Hangfeldolgozó eszközök; RF megoldások; diszkrét alkatrészek; vállalati tárolási és kommunikációs megoldások, biztonsági technológiák és méretezhető anti-tamper termékek; Ethernet megoldások; Power-over-Ethernet IC-k és midspans; valamint egyedi tervezési képességek és szolgáltatások. A Microsemi központja a kaliforniai Aliso Viejoban található, és világszerte körülbelül 4,800 alkalmazottat foglalkoztat. További információ: www.microsemi.com.

Revíziótörténet

A felülvizsgálati előzmények leírják a dokumentumban végrehajtott változtatásokat. A változtatások átdolgozásonként vannak felsorolva, a legfrissebb kiadványtól kezdve.

• Felülvizsgálat 4.0
  Frissítettük a Libero v11.8 szoftverkiadás dokumentumát.
• Felülvizsgálat 3.0
  Frissítettük a Libero v11.7 szoftverkiadás dokumentumát.
• Felülvizsgálat 2.0
  Frissítettük a Libero v11.6 szoftverkiadás dokumentumát.
• Felülvizsgálat 1.0
  A Libero SoC v11.5 szoftverkiadás kezdeti kiadása.

Hibaészlelés és -javítás a DDR memóriát használó SmartFusion2 eszközökön

Bevezetés
Egy esemény felborulásra (SEU) érzékeny környezetben a véletlen elérésű memória (RAM) hajlamos a nehéz ionok okozta átmeneti hibákra.
Ez a dokumentum az SoC FPGA EDAC képességeit írja le, amelyeket a mikrovezérlő alrendszeren (MSS) DDR-en (MDDR) keresztül csatlakoztatott memóriákkal rendelkező alkalmazásokban használnak.
A SmartFusion2 eszközökben megvalósított EDAC vezérlők támogatják az egyszeri hibajavítást és a kettős hibaérzékelést (SECDED). A SmartFusion2 MSS-eszközökön belüli összes memória – továbbfejlesztett statikus véletlen elérésű memória (eSRAM), DDR, alacsony fogyasztású DDR (LPDDR) – SECDED védelem alatt áll. A DDR szinkron dinamikus véletlen hozzáférésű memória (SDRAM) lehet DDR2, DDR3 vagy LPDDR1, az MDDR konfigurációtól és a hardver ECC képességeitől függően.
A SmartFusion2 MDDR alrendszer 4 GB-ig támogatja a memóriasűrűséget. Ebben a bemutatóban bármilyen 1 GB-os memóriahelyet kiválaszthat a DDR-címtartományban (0xA0000000 - 0xDFFFFFFF).
Ha a SECDED engedélyezve van:

• Egy írási művelet kiszámítja és hozzáad 8 bit SECDED kódot (minden 64 bites adathoz)
• Az olvasási művelet beolvassa és ellenőrzi az adatokat a tárolt SECDED kóddal, hogy támogassa az 1 bites hibajavítást és a 2 bites hibaészlelést

Az alábbi ábra a SmartFusion2 EDAC blokkvázlatát mutatja be DDR SDRAM-on.

1. ábra • Legfelső szintű blokkdiagram

A DDR EDAC funkciója a következőket támogatja:

1.  SECDED mechanizmus
2. Megszakításokat biztosít az ARM Cortex-M3 processzor és az FPGA szövet számára 1 bites vagy 2 bites hiba észlelésekor
3. A hibaszámláló regiszterekben tárolja az 1 bites és 2 bites hibák számát
4. Tárolja az utolsó 1 bites vagy 2 bites hiba által érintett memóriahely címét
5. Az 1 bites vagy 2 bites hibaadatokat SECDED regiszterekben tárolja
6. hibabusz jeleket biztosít az FPGA szövetnek

Az EDAC-ról további információkat az UG0443: SmartFusion2 és IGLOO2 FPGA biztonsági és megbízhatósági felhasználói útmutató és az UG0446: SmartFusion2 és IGLOO2 FPGA nagysebességű DDR-interfészek felhasználói útmutatójában talál.

Tervezési követelmények
Az alábbi táblázat felsorolja a tervezési követelményeket.

1. táblázat • Tervezési követelmények

• Tervezési követelmények leírása
• Hardverkövetelmények
• SmartFusion2 Advanced Development Kit kártya Rev B vagy újabb
• FlashPro5 programozó vagy újabb
• USB A-mini-B USB-kábel
• Hálózati adapter 12 V
• DDR3 alaplap
• Operációs rendszer Bármely 64 bites vagy 32 bites Windows XP SP2
• Bármilyen 64 bites vagy 32 bites Windows 7
• Szoftverkövetelmények
• Libero® System-on-Chip (SoC) v11.8
• SoftConsole v4.0
• FlashPro programozó szoftver v11.8
• Gazdaszámítógép-illesztőprogramok USB-UART illesztőprogramok
• Framework bemutató Microsoft .NET Framework 4 ügyfél futtatásához

Demo Design
A demo design files letölthetőek a Microsemi következő elérési útjáról webtelek: http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0618_liberov11p8_df
A demo design filea következőket tartalmazza:

• DDR konfiguráció File
• DDR_EDAC
• Programozás files
• GUI végrehajtható
• Olvass engem file

Az alábbi ábra a terv legfelső szintű felépítését írja le files. További részletekért lásd a readme.txt fájlt file.

2. ábra • Demo Design felső szintű szerkezet

Demo tervezési megvalósítás
Az MDDR alrendszer dedikált EDAC vezérlővel rendelkezik. Az EDAC 1 bites vagy 2 bites hibát észlel, amikor adatokat olvas ki a memóriából. Ha az EDAC 1 bites hibát észlel, az EDAC vezérlő kijavítja a hibabitet. Ha az EDAC az összes 1-bites és 2-bites hibára engedélyezve van, a rendszerregiszterekben lévő megfelelő hibaszámlálók megnövekednek, és a megfelelő megszakítások és hibabusz jelek generálódnak az FPGA-szövet számára.
Ez valós időben történik. Ennek a SECDED funkciónak a bemutatására manuálisan bevezetik a hibát, és megfigyelik az észlelést és a javítást.
Ez a bemutató terv a következő lépések végrehajtását foglalja magában:

1. Engedélyezze az EDAC-t
2. Adatok írása DDR-be
3. Adatok olvasása a DDR-ből
4. Az EDAC letiltása
5. Sérült 1 vagy 2 bit
6. Adatok írása DDR-be
7. Engedélyezze az EDAC-t
8. Olvassa el az adatokat
9. 1 bites hiba esetén az EDAC vezérlő kijavítja a hibát, frissíti a megfelelő állapotregisztereket, és a 2. lépésben végrehajtott olvasási műveletnél megadja a 8. lépésben írt adatokat.
10. 2 bites hiba esetén egy megfelelő megszakítás jön létre, és az alkalmazásnak ki kell javítania az adatokat, vagy meg kell tennie a megfelelő műveletet a megszakításkezelőben. Ezt a két módszert mutatja be ez a bemutató.

Ebben a demóban két teszt van megvalósítva: hurokteszt és kézi teszt, és mind az 1-bites, mind a 2 bites hibákra alkalmazhatók.

Hurok teszt
A hurokteszt akkor kerül végrehajtásra, amikor a SmartFusion2 eszközök hurkoteszt parancsot kapnak a grafikus felhasználói felülettől. Kezdetben az összes hibaszámláló és az EDAC-hoz kapcsolódó regiszter RESET állapotba kerül.
A következő lépések végrehajtásra kerülnek minden iterációhoz.

1. Engedélyezze az EDAC vezérlőt
2. Írja az adatokat az adott DDR memóriahelyre
3. Kapcsolja ki az EDAC vezérlőt
4. Írja be az 1 bites vagy 2 bites hiba által kiváltott adatokat ugyanarra a DDR memóriahelyre
5. Engedélyezze az EDAC vezérlőt
6. Olvassa be az adatokat ugyanarról a DDR memóriahelyről
7. 1 bites hiba esetén 2 bites vagy 1 bites hibaészlelési és 1 bites hibajavító adatok küldése a grafikus felhasználói felületre

Kézi teszt
Ez a módszer lehetővé teszi az 1 bites hibaészlelés és -javítás, valamint a 2 bites hibaérzékelés kézi tesztelését a DDR memóriacímek (0xA0000000 - 0xDFFFFFFF) inicializálással együtt. Egy 1 bites/2 bites hiba manuálisan jelenik meg a kiválasztott DDR memóriacímen. A megadott adatok a kiválasztott DDR memóriahelyre íródnak, EDAC engedélyezve. A sérült 1 bites vagy 2 bites hibaadatok ezután ugyanarra a memóriahelyre íródnak ki, az EDAC letiltásával. Az észlelt 1 bites vagy 2 bites hibára vonatkozó információ naplózásra kerül, amikor az adatokat ugyanarról a memóriahelyről olvassa be, és az EDAC engedélyezve van. A nagy teljesítményű DMA vezérlő
(HPDMA) az adatok DDR-memóriából való kiolvasására szolgál. A kétbites hibaészlelés megszakításkezelője 2 bites hiba észlelésekor megteszi a megfelelő műveletet.
A következő ábra az EDAC demóműveleteit írja le.

3. ábra • Tervezési folyamat

Jegyzet: 2 bites hiba esetén, amikor a Cortex-M3 processzor beolvassa az adatokat, a kód végrehajtása bemegy a kemény hibakezelőbe, mivel a fogadott megszakítás késik a processzor válaszadása előtt. Mire válaszol a megszakításra, lehet, hogy már átadta az adatokat, és véletlenül parancsot adott ki. Ennek eredményeként a HRESP leállítja a hibás adatok feldolgozását. A 2 bites hibaészlelés a HPDMA segítségével olvassa be az adatokat a DDR-cím helyéről, amely arra utasítja a processzort, hogy az olvasási adatok 2 bites hibája van, és a rendszernek meg kell tennie a megfelelő lépéseket a helyreállítás érdekében (ECC megszakításkezelő).

A bemutatótervezés beállítása
Ez a rész leírja a SmartFusion2 Advanced Development Kit alaplap beállítását, a grafikus felhasználói felület beállításait és a demóterv végrehajtásának módját.
A következő lépések a demó beállítását írják le:

1. Csatlakoztassa az USB mini-B kábel egyik végét a SmartFusion33 Advanced Development Kit kártyán található J2 csatlakozóhoz. Csatlakoztassa az USB-kábel másik végét a gazdaszámítógéphez. A DS27 fénykibocsátó diódának (LED) világítania kell, jelezve, hogy az UART kapcsolat létrejött. Győződjön meg arról, hogy az USB-UART híd illesztőprogramjait a rendszer automatikusan észleli (ellenőrizheti az Eszközkezelőben), ahogy az a következő ábrán látható.
   4. ábra • USB-UART Bridge illesztőprogramok
   
   Ha az USB-UART híd illesztőprogramok nincsenek telepítve, töltse le és telepítse az illesztőprogramokat a következő helyről: www.microsemi.com/soc/documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip.
2. Csatlakoztassa a SmartFusion2 Advanced Development Kit kártyán lévő jumpereket a 4. oldal 11. táblázata szerint. Az SW7 tápkapcsolót KI kell kapcsolni, miközben a jumpereket csatlakoztatja.

5. ábra • SmartFusion2 Advanced Development Kit alaplap beállítása

 Grafikus felhasználói felület
Ez a rész a DDR – EDAC Demo GUI-t írja le.

6. ábra • DDR – EDAC Demo GUI

A GUI a következő szolgáltatásokat támogatja:

1. A COM port és az adatátviteli sebesség kiválasztása
2. Az 1 bites hibajavító fül vagy a 2 bites hibaészlelés kiválasztása
3. Cím mező adatok írásához vagy olvasásához a megadott DDR-címre vagy onnan
4. Adatmező adatok írásához vagy olvasásához a megadott DDR-címre vagy onnan
5. Soros konzol szakaszt az alkalmazástól kapott állapotinformációk kinyomtatásához
6. EDAC engedélyezése/EDAC letiltása: Engedélyezi vagy letiltja az EDAC-t
7. Írás: Lehetővé teszi az adatok írását a megadott címre
8.  Olvasás: Lehetővé teszi az adatok beolvasását a megadott címről
9. Hurokteszt BE/KI: Lehetővé teszi az EDAC mechanizmus tesztelését hurokmódszerben
10.  Inicializálás: Lehetővé teszi az előre meghatározott memóriahely inicializálását (ebben a demóban A0000000-A000CFFF)

A Demo Design futtatása
A következő lépések a terv futtatását írják le: A következő lépések a terv futtatását írják le:

1. Kapcsolja BE a tápkapcsolót, SW7.
2. Programozza be a SmarFusion2 eszközt a programozással file a tervezésben biztosított files.(\ProgramozásFile\EDAC_DDR3.stp) a FlashPro tervezőszoftver használatával, ahogy az a következő ábrán látható.
   7. ábra • FlashPro programozási ablak
   
3. Nyomja meg az SW6 kapcsolót a kártya alaphelyzetbe állításához a sikeres programozás után.
4. Indítsa el az EDAC_DDR Demo GUI végrehajtható fájlját file kivitelben elérhető files (\GUI végrehajtható\ EDAC_DDR.exe). Megjelenik a GUI ablak, ahogy az a 8. ábrán látható, 9. oldal.
5. Kattintson a Csatlakozás gombra, kiválasztja a COM portot, és létrehozza a kapcsolatot. A csatlakozási lehetőség a Leválasztás lehetőségre változik.
6. Válassza az 1 bites hibajavítás vagy a 2 bites hibaészlelés lapot.
7. Kézi és huroktesztek végezhetők.
8. Kattintson az Inicializálás gombra a DDR-memória inicializálásához a kézi és huroktesztek végrehajtásához. Az inicializálás befejezéséről szóló üzenet jelenik meg a soros konzolon, amint azt a 8. ábra, 9. oldal mutatja.

8. ábra • Inicializálás befejeződött ablak

Hurokteszt végrehajtása
Kattintson a Loop Test ON elemre. Loop üzemmódban fut, ahol folyamatos hibajavítás és hibafelismerés történik. A SmartFusion2 eszközön végrehajtott összes művelet naplózásra kerül a grafikus felhasználói felület Soros konzol szakaszában.

2. táblázat • A huroktesztben használt DDR3 memóriacímek

• Memória DDR3
• 1 bites hibajavítás 0xA0008000
• 2 bites hibaészlelés 0xA000C000

Kézi teszt végrehajtása
Ebben a módszerben a hibákat manuálisan vezetik be a grafikus felhasználói felület segítségével. Az 1 bites hibajavítás vagy a 2 bites hibaészlelés végrehajtásához kövesse az alábbi lépéseket.

3. táblázat • A kézi tesztben használt DDR3 memóriacímek

Beviteli cím és adatmezők (használjon 32 bites hexadecimális értékeket).

• Memória DDR3
• 1 bites hibajavítás 0xA0000000-0xA0004000
• 2 bites hibaészlelés 0xA0004000-0xA0008000

1. Kattintson az EDAC engedélyezése lehetőségre.
2. Kattintson az Írás gombra.
3. Kattintson az EDAC letiltása elemre.
4. Váltson egy bitet (1 bites hibajavítás esetén) vagy két bitet (2 bites hiba észlelése esetén) az Adat mezőben (hiba bevezetése).
5. Kattintson az Írás gombra.
6. Kattintson az EDAC engedélyezése lehetőségre.
7. Kattintson az Olvasás gombra.
8. Figyelje meg az Error Count Display és Data mezőt a grafikus felhasználói felületen. A hibaszám értéke 1-gyel nő.

Az 1 bites hibahurok-javító ablak a következő ábrán látható.

9. ábra • 1 bites hibahurok észlelési ablak

A 2 bites hibaészlelési kézi ablak a következő ábrán látható.

10. ábra • 2 bites hibaészlelési kézi ablak

Következtetés
Ez a bemutató bemutatja a SmartFusion2 SECDED képességeit az MDDR alrendszerhez.

Függelék: Jumper beállítások

A következő táblázat a SmartFusion2 Advanced Development Kit összes szükséges jumpert mutatja be.

4. táblázat • SmartFusion2 Advanced Development Kit Jumper beállítások

Jumper : Pin (From) : Pin (Cím) : Megjegyzések

• J116, J353, J354, J54 1 2 Ezek az Advanced alapértelmezett jumper beállításai
• J123 2 3 Fejlesztőkészlet kártya. Győződjön meg arról, hogy ezek a jumperek megfelelően vannak beállítva.
• J124, J121, J32 1 2 JTAG programozás FTDI-n keresztül

DG0618 Demo Guide Revision 4.0

Dokumentumok / Források

Microsemi DG0618 hibaészlelés és -javítás SmartFusion2 eszközökön DDR memória használatával [pdf] Felhasználói útmutató DG0618 Hibaészlelés és -javítás SmartFusion2 eszközökön DDR memóriát használó, DG0618, Hibaészlelés és hibajavítás SmartFusion2 eszközökön DDR memóriát használó SmartFusion2 eszközökön DDR memóriát használó SmartFusionXNUMX eszközökön, DDR memória

Hivatkozások

• Felhasználói kézikönyv