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1 使用 DDR 内存的 SmartFusion0618 设备上的 Microsemi DG2 错误检测和纠正
2 修订历史
3 使用 DDR 内存的 SmartFusion2 设备上的错误检测和纠正
4 附录：跳线设置
5 文件/资源
5.1 参考
6 相关文章

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使用 DDR 内存的 SmartFusion0618 设备上的 Microsemi DG2 错误检测和纠正

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR 内存错误检测和纠正-PRODUCT-IMAGE

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修订历史

修订历史描述了文档中实施的更改。更改按修订列出，从最新发布开始。

  • 修订版 4.0
    更新了 Libero v11.8 软件版本的文档。
  • 修订版 3.0
    更新了 Libero v11.7 软件版本的文档。
  • 修订版 2.0
    更新了 Libero v11.6 软件版本的文档。
  • 修订版 1.0
    Libero SoC v11.5 软件版本的初始版本。

使用 DDR 内存的 SmartFusion2 设备上的错误检测和纠正

介绍
在单粒子翻转 (SEU) 易受影响的环境中，随机存取存储器 (RAM) 容易出现由重离子引起的瞬态错误。
本文档介绍了 SoC FPGA 的 EDAC 功能，这些功能用于内存通过微控制器子系统 (MSS) DDR (MDDR) 连接的应用。
SmartFusion2 器件中实现的 EDAC 控制器支持单错误纠正和双错误检测 (SECDED)。 SmartFusion2 MSS 设备中的所有存储器——增强型静态随机存取存储器 (eSRAM)、DDR、低功耗 DDR (LPDDR)——均受 SECDED 保护。 DDR 同步动态随机存取存储器 (SDRAM) 可以是 DDR2、DDR3 或 LPDDR1，具体取决于 MDDR 配置和硬件 ECC 功能。
SmartFusion2 MDDR 子系统支持高达 4 GB 的内存密度。 在此演示中，您可以选择 DDR 地址空间中 1 GB 的任意内存位置（0xA0000000 至 0xDFFFFFFF）。
当启用 SECDED 时：

  • 写操作计算并添加 8 位 SECDED 代码（每 64 位数据）
  • 读取操作读取数据并根据存储的 SECDED 代码检查数据，以支持 1 位纠错和 2 位错误检测

下图描述了 DDR SDRAM 上的 SmartFusion2 EDAC 的框图。

图 1 • 顶层框图

DDR 的 EDAC 功能支持以下内容：

  1.  SECDED机制
  2. 在检测到 3 位错误或 1 位错误时向 ARM Cortex-M2 处理器和 FPGA 结构提供中断
  3. 将 1 位和 2 位错误的数量存储在错误计数器寄存器中
  4. 存储最后 1 位或 2 位错误影响的内存位置的地址
  5. 将 1 位或 2 位错误数据存储在 SECDED 寄存器中
  6. 向 FPGA 架构提供错误总线信号

有关 EDAC 的更多信息，请参阅 UG0443：SmartFusion2 和 IGLOO2 FPGA 安全性和可靠性用户指南和 UG0446：SmartFusion2 和 IGLOO2 FPGA 高速 DDR 接口用户指南。

设计要求
下表列出了设计要求。

表 1 • 设计要求

  • 设计要求说明
  • 硬件要求
  • SmartFusion2 高级开发套件板 Rev B 或更高版本
  • FlashPro5 编程器或更高版本
  • USB A 转 mini-B USB 数据线
  • 电源适配器 12 V
  • DDR3 子板
  • 操作系统 任何 64 位或 32 位 Windows XP SP2
  • 任何 64 位或 32 位 Windows 7
  • 软件要求
  • Libero® 片上系统 (SoC) v11.8
  • 软件控制台 v4.0
  • FlashPro编程软件v11.8
  • 主机 PC 驱动程序 USB 到 UART 驱动程序
  • 运行演示 Microsoft .NET Framework 4 客户端的框架

演示设计
演示设计 files 可从 Microsemi 中的以下路径下载 web地点： http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0618_liberov11p8_df
演示设计 file包括：

  • 内存配置 File
  • DDR_EDAC
  • 编程 files
  • GUI 可执行文件
  • 自述 file

下图描述了设计的顶层结构 file秒。 有关详细信息，请参阅 readme.txt file.

图 2 • 演示设计顶层结构

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-2 上的错误检测和纠正

演示设计实现
MDDR 子系统有一个专用的 EDAC 控制器。 当从内存中读取数据时，EDAC 会检测到 1 位错误或 2 位错误。 如果 EDAC 检测到 1 位错误，EDAC 控制器会纠正错误位。 如果为所有 1 位和 2 位错误启用 EDAC，则系统寄存器中相应的错误计数器会递增，并生成相应的中断和错误总线信号到 FPGA 架构。
这是实时发生的。 为了演示此 SECDED 功能，手动引入错误并观察检测和纠正。
此演示设计涉及以下步骤的实施：

  1. 启用 EDAC
  2. 将数据写入 DDR
  3. 从 DDR 读取数据
  4. 禁用 EDAC
  5. 损坏的 1 或 2 位
  6. 将数据写入 DDR
  7. 启用 EDAC
  8. 读取数据
  9. 在1位错误的情况下，EDAC控制器纠正错误，更新相应的状态寄存器，并在步骤2完成的读取操作中给出步骤8写入的数据。
  10. 如果出现 2 位错误，则会生成相应的中断，应用程序必须更正数据或在中断处理程序中采取适当的操作。 这两种方法在本演示中进行了演示。

本演示中实现了两个测试：循环测试和手动测试，它们适用于 1 位和 2 位错误。

循环测试
当 SmartFusion2 设备从 GUI 接收到环路测试命令时执行环路测试。 最初，所有错误计数器和 EDAC 相关寄存器都处于复位状态。
每次迭代都会执行以下步骤。

  1. 启用 EDAC 控制器
  2. 将数据写入特定的 DDR 内存位置
  3. 禁用 EDAC 控制器
  4. 将 1 位或 2 位错误引发的数据写入相同的 DDR 内存位置
  5. 启用 EDAC 控制器
  6. 从同一 DDR 内存位置读取数据
  7. 将 1 位或 2 位错误检测和 1 位错误纠正数据发送到 GUI

手动测试
此方法允许通过初始化手动测试 DDR 内存地址（1xA2 至 0xDFFFFFFF）的 0000000 位错误检测和纠正以及 0 位错误检测。 将 1 位/2 位错误手动引入选定的 DDR 内存地址。 在启用 EDAC 的情况下，给定数据将写入选定的 DDR 内存位置。 然后将损坏的 1 位或 2 位错误数据写入禁用 EDAC 的同一内存位置。 在启用 EDAC 的情况下从同一内存位置读取数据时，会记录有关检测到的 1 位或 2 位错误的信息。 高性能 DMA 控制器
(HPDMA) 用于从 DDR 内存中读取数据。 实现双位错误检测中断处理程序以在检测到 2 位错误时采取适当的操作。
下图描述了 EDAC 演示操作。

图 3 • 设计流程

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-3 上的错误检测和纠正

笔记： 对于 2 位错误，当 Cortex-M3 处理器读取数据时，代码执行进入硬故障处理程序，因为接收到的中断延迟了处理器的响应时间。 当它响应中断时，它可能已经传递了数据并且不小心启动了一个命令。 结果，HRESP 停止处理不正确的数据。 2 位错误检测使用 HPDMA 从 DDR 地址位置读取数据，指示处理器读取数据有 2 位错误，系统应采取适当的措施进行恢复（ECC 中断处理程序）。

设置演示设计
本节介绍 SmartFusion2 高级开发套件电路板设置、GUI 选项以及如何执行演示设计。
以下步骤描述了如何设置演示：

  1. 将 USB mini-B 电缆的一端连接到 SmartFusion33 高级开发套件板中提供的 J2 连接器。 将 USB 电缆的另一端连接到主机 PC。 发光二极管 (LED) DS27 必须点亮，表示 UART 链接已建立。 确保自动检测到 USB 到 UART 桥接器驱动程序（可以在设备管理器中验证），如下图所示。
    图 4 • USB 转 UART 桥接器驱动程序
    Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-4 上的错误检测和纠正
    如果未安装 USB 到 UART 桥接驱动程序，请从以下位置下载并安装驱动程序： www.microsemi.com/soc/documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip.
  2. 连接 SmartFusion2 高级开发套件板上的跳线，如表 4，第 11 页所示。在进行跳线连接时，电源开关 SW7 必须关闭。

图 5 • SmartFusion2 高级开发套件电路板设置

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-5 上的错误检测和纠正

 图形用户界面
本节介绍 DDR – EDAC 演示 GUI。

图 6 • DDR – EDAC 演示 GUI

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-6 上的错误检测和纠正

GUI 支持以下功能：

  1. COM口和波特率的选择
  2. 选择 1 位纠错选项卡或 2 位错误检测
  3. 向指定 DDR 地址写入数据或从指定 DDR 地址读取数据的地址字段
  4. 向指定 DDR 地址写入数据或从指定 DDR 地址读取数据的数据字段
  5. 串行控制台部分打印从应用程序收到的状态信息
  6. Enable EDAC/Disable EDAC：启用或禁用 EDAC
  7. 写入：允许将数据写入指定地址
  8.  读取：允许从指定地址读取数据
  9. 循环测试开/关：允许在循环方法中测试 EDAC 机制
  10.  初始化：允许初始化预定义的内存位置（在本演示中为 A0000000-A000CFFF）

运行演示设计
以下步骤描述了如何运行设计：以下步骤描述了如何运行设计：

  1. 打开电源开关 SW7。
  2. 使用编程对 SmarFusion2 设备进行编程 file 在设计中提供 files.(\编程File\EDAC_DDR3.stp)使用FlashPro设计软件，如下图所示。
    图 7 • FlashPro 编程窗口
    Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-7 上的错误检测和纠正
  3. 编程成功后按SW6开关复位板子。
  4. 启动 EDAC_DDR 演示 GUI 可执行文件 file 在设计中可用 files（\GUI 可执行文件\EDAC_DDR.exe）。 将显示 GUI 窗口，如第 8 页图 9 中所示。
  5. 单击“连接”，选择COM 端口并建立连接。 连接选项更改为断开连接。
  6. 选择 1 位错误校正选项卡或 2 位错误检测。
  7. 可以执行手动和回路测试。
  8. 单击 Initialize 以初始化 DDR 内存以执行手动和循环测试，初始化完成消息将显示在串行控制台上，如图 8，第 9 页所示。

图 8 • 初始化完成窗口

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-8 上的错误检测和纠正

执行环路测试
单击环路测试打开。 它以循环模式运行，在这种模式下会不断纠正和检测错误。 在 SmartFusion2 设备中执行的所有操作都记录在 GUI 的串行控制台部分。

表 2 • 环路测试中使用的 DDR3 内存地址

  • 内存 DDR3
  • 1 位纠错 0xA0008000
  • 2 位错误检测 0xA000C000

执行手动测试
在这种方法中，错误是使用 GUI 手动引入的。 使用以下步骤执行 1 位纠错或 2 位错误检测。

表 3 • 手动测试中使用的 DDR3 内存地址

输入地址和数据字段（使用 32 位十六进制值）。

  • 内存 DDR3
  • 1位纠错0xA0000000-0xA0004000
  • 2 位错误检测 0xA0004000-0xA0008000
  1. 单击启用 EDAC。
  2. 单击写入。
  3. 单击禁用 EDAC。
  4. 在数据字段（引入错误）中更改一位（在 1 位纠错的情况下）或两位（在 2 位错误检测的情况下）。
  5. 单击写入。
  6. 单击启用 EDAC。
  7. 点击阅读。
  8. 观察 GUI 中的错误计数显示和数据字段。 错误计数值增加 1。

1 位错误环路校正窗口如下图所示。

图 9 • 1 位错误循环检测窗口

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-9 上的错误检测和纠正

2位错误检测手动窗口如下图所示。

图 10 • 2 位错误检测手动窗口

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-10 上的错误检测和纠正

结论
该演示展示了 MDDR 子系统的 SmartFusion2 SECDED 功能。

附录：跳线设置

下表显示了在 SmartFusion2 高级开发套件上设置所需的所有跳线。

表 4 • SmartFusion2 高级开发套件跳线设置

跳线 : Pin (From) : Pin (To) : 注释

  • J116、J353、J354、J54 1 2 这些是 Advanced 的默认跳线设置
  • J123 2 3 开发套件板。 确保相应地设置这些跳线。
  • J124, J121, J32 1 2 焦TAG 通过 FTDI 编程

DG0618 演示指南修订版 4.0

文件/资源

使用 DDR 内存的 SmartFusion0618 设备上的 Microsemi DG2 错误检测和纠正 [pdf] 用户指南
DG0618 使用 DDR 内存的 SmartFusion2 设备上的错误检测和纠正，DG0618，使用 DDR 内存的 SmartFusion2 设备上的错误检测和纠正，使用 DDR 内存的 SmartFusion2 设备，DDR 内存

参考

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