Zaznavanje in popravljanje napak Microsemi DG0618 na napravah SmartFusion2, ki uporabljajo pomnilnik DDR

Sedež podjetja Microsemi
One Enterprise, Aliso Viejo,
CA 92656 ZDA
Znotraj ZDA: +1 800-713-4113
Zunaj ZDA: +1 949-380-6100
Faks: +1 949-215-4996
E-pošta: sales.support@microsemi.com
www.microsemi.com
© 2017 Microsemi Corporation. Vse pravice pridržane. Microsemi in logotip Microsemi sta blagovni znamki Microsemi Corporation. Vse druge blagovne in storitvene znamke so last njihovih lastnikov

Microsemi ne daje nobenega jamstva, zastopanja ali jamstva v zvezi z informacijami, ki jih vsebuje, ali primernostjo svojih izdelkov in storitev za kateri koli poseben namen, niti Microsemi ne prevzema kakršne koli odgovornosti, ki izhaja iz uporabe ali uporabe katerega koli izdelka ali vezja. Izdelki, ki se prodajajo po tej pogodbi, in vsi drugi izdelki, ki jih prodaja Microsemi, so bili predmet omejenega testiranja in se ne smejo uporabljati v povezavi s ključno opremo ali aplikacijami. Za vse specifikacije zmogljivosti velja, da so zanesljive, vendar niso preverjene, kupec pa mora izvesti in dokončati vsa testiranja zmogljivosti in druga testiranja izdelkov, samih in skupaj s kakršnimi koli končnimi izdelki ali vgrajenimi v njih. Kupec se ne zanaša na nobene podatke in specifikacije delovanja ali parametre, ki jih zagotavlja Microsemi. Kupec je odgovoren za samostojno ugotavljanje primernosti katerega koli izdelka ter njegovo testiranje in preverjanje. Informacije, ki jih Microsemi posreduje v nadaljevanju, so na voljo "kot so, kje so" in z vsemi napakami, celotno tveganje, povezano s takšnimi informacijami, pa je v celoti na strani kupca. Microsemi ne podeljuje, eksplicitno ali implicitno, nobeni stranki nobenih patentnih pravic, licenc ali kakršnih koli drugih pravic intelektualne lastnine, ne glede na take informacije same ali karkoli, kar je opisano v teh informacijah. Informacije v tem dokumentu so last Microsemi, Microsemi pa si pridržuje pravico, da kadar koli brez predhodnega obvestila spremeni podatke v tem dokumentu ali kateri koli izdelek in storitev.

O Microsemiju
Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) ponuja obsežen portfelj polprevodniških in sistemskih rešitev za vesoljske in obrambne trge, komunikacije, podatkovne centre in industrijske trge. Izdelki vključujejo visoko zmogljiva in proti sevanju odporna analogna integrirana vezja z mešanimi signali, FPGA, SoC in ASIC; izdelki za upravljanje porabe energije; naprave za merjenje časa in sinhronizacijo ter rešitve za natančen čas, ki postavljajo svetovni standard za čas; naprave za obdelavo govora; RF rešitve; diskretne komponente; rešitve za shranjevanje v podjetju in komunikacijske rešitve, varnostne tehnologije in razširljivi anti-tamper izdelki; Ethernet rešitve; Napajanje preko Etherneta IC in srednji razponi; kot tudi zmogljivosti in storitve oblikovanja po meri. Microsemi ima sedež v Aliso Viejo v Kaliforniji in približno 4,800 zaposlenih po vsem svetu. Več o tem na www.microsemi.com.

Zgodovina revizij

Zgodovina revizij opisuje spremembe, ki so bile izvedene v dokumentu. Spremembe so navedene po reviziji, začenši z najnovejšo objavo.

• Revizija 4.0
  Posodobljen dokument za izdajo programske opreme Libero v11.8.
• Revizija 3.0
  Posodobljen dokument za izdajo programske opreme Libero v11.7.
• Revizija 2.0
  Posodobljen dokument za izdajo programske opreme Libero v11.6.
• Revizija 1.0
  Začetna izdaja za izdajo programske opreme Libero SoC v11.5.

Odkrivanje in popravljanje napak na napravah SmartFusion2, ki uporabljajo pomnilnik DDR

Uvod
V okolju, dovzetnem za vznemirjenje z enim dogodkom (SEU), je pomnilnik z naključnim dostopom (RAM) nagnjen k prehodnim napakam, ki jih povzročajo težki ioni.
Ta dokument opisuje zmogljivosti EDAC SoC FPGA, ki se uporabljajo v aplikacijah s pomnilniki, povezanimi prek mikrokrmilniškega podsistema (MSS) DDR (MDDR).
Krmilniki EDAC, implementirani v napravah SmartFusion2, podpirajo odkrivanje enojnih napak in dvojno odkrivanje napak (SECDED). Vsi pomnilniki – izboljšan statični pomnilnik z naključnim dostopom (eSRAM), DDR, DDR z nizko porabo energije (LPDDR) – v napravah SmartFusion2 MSS so zaščiteni s SECDED. DDR sinhroni dinamični pomnilnik z naključnim dostopom (SDRAM) je lahko DDR2, DDR3 ali LPDDR1, odvisno od konfiguracije MDDR in zmogljivosti ECC strojne opreme.
Podsistem SmartFusion2 MDDR podpira gostoto pomnilnika do 4 GB. V tej predstavitvi lahko izberete katero koli pomnilniško lokacijo velikosti 1 GB v naslovnem prostoru DDR (0xA0000000 do 0xDFFFFFFF).
Ko je SECDED omogočen:

• Operacija pisanja izračuna in doda 8 bitov kode SECDED (na vsakih 64 bitov podatkov)
• Operacija branja bere in preverja podatke glede na shranjeno kodo SECDED, da podpira 1-bitno odpravljanje napak in 2-bitno odkrivanje napak

Naslednja slika opisuje blokovni diagram SmartFusion2 EDAC na DDR SDRAM.

Slika 1 • Blokovni diagram najvišje ravni

Funkcija EDAC DDR podpira naslednje:

1.  Mehanizem SECDED
2. Zagotavlja prekinitve procesorju ARM Cortex-M3 in FPGA strukturi ob zaznavi 1-bitne napake ali 2-bitne napake
3. Shrani število 1-bitnih in 2-bitnih napak v registrih števcev napak
4. Shrani naslov zadnje 1-bitne ali 2-bitne pomnilniške lokacije, na katero je vplivala napaka
5. Shrani 1-bitne ali 2-bitne podatke o napakah v registrih SECDED
6. zagotavlja signale vodila napak v strukturo FPGA

Za več informacij o EDAC glejte UG0443: Uporabniški priročnik za varnost in zanesljivost FPGA SmartFusion2 in IGLOO2 in UG0446: Uporabniški priročnik za vmesnike visoke hitrosti DDR SmartFusion2 in IGLOO2 FPGA.

Zahteve za oblikovanje
Naslednja tabela navaja zahteve za načrtovanje.

Tabela 1 • Zahteve za načrtovanje

• Opis projektnih zahtev
• Zahteve glede strojne opreme
• Plošča naprednega razvojnega kompleta SmartFusion2 Rev B ali novejša
• FlashPro5 programer ali novejši
• Kabel USB A do mini-B USB
• Napajalnik 12 V
• Hčerinska plošča DDR3
• Operacijski sistem Kateri koli 64-bitni ali 32-bitni Windows XP SP2
• Kateri koli 64-bitni ali 32-bitni Windows 7
• Zahteve za programsko opremo
• Libero® System-on-Chip (SoC) v11.8
• SoftConsole v4.0
• Programska oprema FlashPro v11.8
• Gonilniki gostiteljskega računalnika Gonilniki USB v UART
• Ogrodje za zagon predstavitvenega odjemalca Microsoft .NET Framework 4

Demo Design
Demo dizajn files so na voljo za prenos z naslednje poti v Microsemi webspletno mesto: http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0618_liberov11p8_df
Demo dizajn files vključujejo:

• Konfiguracija DDR File
• DDR_EDAC
• Programiranje files
• GUI izvedljiv
• Preberi me file

Naslednja ilustracija opisuje strukturo načrta najvišje ravni files. Za nadaljnje podrobnosti glejte readme.txt file.

Slika 2 • Demo Design Struktura najvišje ravni

Izvedba demo zasnove
Podsistem MDDR ima namenski krmilnik EDAC. EDAC zazna 1-bitno ali 2-bitno napako, ko se podatki berejo iz pomnilnika. Če EDAC zazna 1-bitno napako, krmilnik EDAC popravi bit napake. Če je EDAC omogočen za vse 1-bitne in 2-bitne napake, se ustrezni števci napak v sistemskih registrih povečajo in generirajo ustrezne prekinitve in signali vodila napak v strukturo FPGA.
To se dogaja v realnem času. Za predstavitev te funkcije SECDED se napaka vnese ročno ter opazuje zaznavanje in popravljanje.
Ta demo zasnova vključuje izvedbo naslednjih korakov:

1. Omogoči EDAC
2. Zapišite podatke v DDR
3. Branje podatkov iz DDR
4. Onemogoči EDAC
5. Poškoduje 1 ali 2 bita
6. Zapišite podatke v DDR
7. Omogoči EDAC
8. Preberite podatke
9. V primeru 1-bitne napake krmilnik EDAC popravi napako, posodobi ustrezne statusne registre in poda podatke, zapisane v koraku 2, pri operaciji branja, opravljeni v koraku 8.
10. V primeru 2-bitne napake se generira ustrezna prekinitev in aplikacija mora popraviti podatke ali izvesti ustrezno akcijo v obdelovalniku prekinitev. Ti dve metodi sta prikazani v tej predstavitvi.

V tej predstavitvi sta izvedena dva preizkusa: preizkus zanke in ročni preizkus, ki sta uporabna za 1-bitne in 2-bitne napake.

Test zanke
Test zanke se izvede, ko naprave SmartFusion2 prejmejo ukaz za preizkus zanke iz GUI. Na začetku so vsi števci napak in povezani registri EDAC postavljeni v stanje RESET.
Naslednji koraki se izvedejo za vsako ponovitev.

1. Omogoči krmilnik EDAC
2. Zapišite podatke na določeno pomnilniško mesto DDR
3. Onemogočite krmilnik EDAC
4. Zapišite 1-bitne ali 2-bitne podatke, povzročene z napako, na isto pomnilniško lokacijo DDR
5. Omogoči krmilnik EDAC
6. Preberite podatke z iste pomnilniške lokacije DDR
7. Pošlji 1-bitno ali 2-bitno zaznavanje napak in 1-bitne podatke o odpravljanju napak v primeru 1-bitne napake v GUI

Ročni preizkus
Ta metoda omogoča ročno testiranje 1-bitnega odkrivanja in popravljanja napak ter 2-bitnega odkrivanja napak za pomnilniški naslov DDR (0xA0000000 do 0xDFFFFFFF) z inicializacijo. 1-bitna/2-bitna napaka se ročno vnese v izbrani pomnilniški naslov DDR. Dani podatki se zapišejo na izbrano pomnilniško mesto DDR z omogočenim EDAC. Poškodovani 1-bitni ali 2-bitni podatki o napaki se nato zapišejo na isto pomnilniško mesto z onemogočenim EDAC. Informacije o odkriti 1-bitni ali 2-bitni napaki se zabeležijo, ko se podatki berejo z iste pomnilniške lokacije z omogočenim EDAC. Visokozmogljiv krmilnik DMA
(HPDMA) se uporablja za branje podatkov iz pomnilnika DDR. Upravljalnik prekinitev zaznavanja dvobitnih napak je implementiran za ustrezno ukrepanje, ko je zaznana 2-bitna napaka.
Naslednja slika opisuje predstavitvene operacije EDAC.

Slika 3 • Potek načrtovanja

Opomba: Pri 2-bitni napaki, ko procesor Cortex-M3 prebere podatke, se koda izvede v obdelovalniku trdih napak, saj prejeta prekinitev zamuja, da se procesor odzove. Ko se odzove na prekinitev, je morda že posredoval podatke in pomotoma sprožil ukaz. Zaradi tega HRESP preneha obdelovati nepravilne podatke. 2-bitno zaznavanje napak uporablja HPDMA za branje podatkov z lokacije naslova DDR, kar procesorju naroči, da ima prebrani podatek 2-bitno napako in da mora sistem ustrezno ukrepati za obnovitev (ECC Interrupt Handler).

Nastavitev predstavitvenega dizajna
Ta razdelek opisuje nastavitev plošče naprednega razvojnega kompleta SmartFusion2, možnosti grafičnega uporabniškega vmesnika in kako izvesti demo zasnovo.
Naslednji koraki opisujejo, kako nastavite demo:

1. Priključite en konec kabla USB mini-B na priključek J33, ki je na plošči SmartFusion2 Advanced Development Kit. Drugi konec kabla USB priključite na gostiteljski računalnik. Svetleča dioda (LED) DS27 mora zasvetiti, kar pomeni, da je povezava UART vzpostavljena. Prepričajte se, da so gonilniki mosta USB v UART samodejno zaznani (lahko preverite v upravitelju naprav), kot je prikazano na naslednji sliki.
   Slika 4 • Gonilniki za most USB v UART
   
   Če gonilniki za most USB v UART niso nameščeni, prenesite in namestite gonilnike iz: www.microsemi.com/soc/documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip.
2. Povežite mostičke na plošči naprednega razvojnega kompleta SmartFusion2, kot je prikazano v tabeli 4, stran 11. Stikalo za napajanje SW7 mora biti med povezovanjem mostičkov izklopljeno.

Slika 5 • Nastavitev plošče naprednega razvojnega kompleta SmartFusion2

 Grafični uporabniški vmesnik
Ta razdelek opisuje predstavitveni GUI DDR – EDAC.

Slika 6 • DDR – EDAC Demo GUI

GUI podpira naslednje funkcije:

1. Izbira vrat COM in hitrosti prenosa
2. Izbira 1-bitnega zavihka za popravljanje napak ali 2-bitnega zaznavanja napak
3. Naslovno polje za pisanje ali branje podatkov na ali z določenega naslova DDR
4. Podatkovno polje za pisanje ali branje podatkov na določen naslov DDR ali z njega
5. Razdelek serijske konzole za tiskanje informacij o stanju, prejetih iz aplikacije
6. Enable EDAC/Disable EDAC: Omogoči ali onemogoči EDAC
7. Zapiši: Omogoča pisanje podatkov na podani naslov
8.  Preberi: Omogoča branje podatkov z podanega naslova
9. Loop test ON/OFF: Omogoča testiranje mehanizma EDAC v metodi zanke
10.  Inicializiraj: Omogoča inicializacijo vnaprej določene pomnilniške lokacije (v tej predstavitvi A0000000-A000CFFF)

Izvajanje demo dizajna
Naslednji koraki opisujejo, kako zagnati načrt: Naslednji koraki opisujejo, kako zagnati načrt:

1. Vklopite napajalno stikalo, SW7.
2. Programirajte napravo SmarFusion2 s programiranjem file predvideno v zasnovi files.(\ProgramiranjeFile\EDAC_DDR3.stp) s programsko opremo za načrtovanje FlashPro, kot je prikazano na naslednji sliki.
   Slika 7 • Programsko okno FlashPro
   
3. Pritisnite stikalo SW6, da ponastavite ploščo po uspešnem programiranju.
4. Zaženite izvršljivo datoteko EDAC_DDR Demo GUI file na voljo v dizajnu files (\GUI Executable\ EDAC_DDR.exe). Prikaže se okno GUI, kot je prikazano na sliki 8, stran 9.
5. Kliknite Poveži, izbere vrata COM in vzpostavi povezavo. Možnost povezave se spremeni v Prekini povezavo.
6. Izberite zavihek 1-bit Error Correction ali 2-bit Error Detection.
7. Opravite lahko ročne in zančne teste.
8. Kliknite Initialize, da inicializirate pomnilnik DDR za izvedbo ročnih in zankalnih testov, na serijski konzoli se prikaže sporočilo o zaključku inicializacije, kot je prikazano na sliki 8, stran 9.

Slika 8 • Okno o dokončani inicializaciji

Izvajanje preizkusa zanke
Kliknite Loop Test ON. Deluje v načinu zanke, kjer poteka neprekinjeno popravljanje in odkrivanje napak. Vsa dejanja, izvedena v napravi SmartFusion2, se beležijo v razdelku serijske konzole GUI.

Tabela 2 • Naslovi pomnilnika DDR3, uporabljeni pri preizkusu zanke

• Pomnilnik DDR3
• 1-bitni popravek napake 0xA0008000
• 2-bitno odkrivanje napak 0xA000C000

Izvajanje ročnega preizkusa
Pri tej metodi se napake uvedejo ročno z uporabo GUI. Za izvedbo 1-bitnega popravljanja napak ali 2-bitnega odkrivanja napak uporabite naslednje korake.

Tabela 3 • Naslovi pomnilnika DDR3, uporabljeni v ročnem preizkusu

Polja za vnos naslova in podatkov (uporabite 32-bitne šestnajstiške vrednosti).

• Pomnilnik DDR3
• 1-bitni popravek napake 0xA0000000-0xA0004000
• 2-bitno odkrivanje napak 0xA0004000-0xA0008000

1. Kliknite Omogoči EDAC.
2. Kliknite Napiši.
3. Kliknite Onemogoči EDAC.
4. Spremenite en bit (v primeru 1-bitnega popravka napake) ali dva bita (v primeru 2-bitnega odkrivanja napake) v polju Podatki (vnos napake).
5. Kliknite Napiši.
6. Kliknite Omogoči EDAC.
7. Kliknite Preberi.
8. Upoštevajte polje za prikaz števila napak in podatke v GUI. Vrednost števila napak se poveča za 1.

Okno za popravljanje 1-bitne zanke napake je prikazano na naslednji sliki.

Slika 9 • 1-bitno okno zaznavanja zanke napak

2-bitno ročno okno za odkrivanje napak je prikazano na naslednji sliki.

Slika 10 • 2-bitno ročno okno za odkrivanje napak

Zaključek
Ta predstavitev prikazuje zmogljivosti SmartFusion2 SECDED za podsistem MDDR.

Dodatek: Nastavitve mostička

Naslednja tabela prikazuje vse zahtevane mostičke za nastavitev naprednega razvojnega kompleta SmartFusion2.

Tabela 4 • Nastavitve mostička naprednega razvojnega kompleta SmartFusion2

Jumper : Pin (Od) : Pin (Do) : Komentarji

• J116, J353, J354, J54 1 2 To so privzete nastavitve mostičkov za Advanced
• J123 2 3 plošča razvojnega kompleta. Prepričajte se, da so ti mostički ustrezno nastavljeni.
• J124, J121, J32 1 2 JTAG programiranje preko FTDI

DG0618 Demo Guide Revizija 4.0

Dokumenti / Viri

Zaznavanje in popravljanje napak Microsemi DG0618 na napravah SmartFusion2, ki uporabljajo pomnilnik DDR [pdf] Uporabniški priročnik DG0618 Zaznavanje in popravljanje napak na napravah SmartFusion2, ki uporabljajo pomnilnik DDR, DG0618, Zaznavanje in popravljanje napak na napravah SmartFusion2, ki uporabljajo pomnilnik DDR, naprave SmartFusion2, ki uporabljajo pomnilnik DDR, pomnilnik DDR

Reference

• Uporabniški priročnik