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1 使用 DDR 內存的 SmartFusion0618 設備上的 Microsemi DG2 錯誤檢測和糾正
2 修訂歷史
3 使用 DDR 內存的 SmartFusion2 設備上的錯誤檢測和糾正
4 附錄：跳線設置
5 文件/資源
5.1 參考
6 相關貼文

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使用 DDR 內存的 SmartFusion0618 設備上的 Microsemi DG2 錯誤檢測和糾正

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR 內存錯誤檢測和糾正-PRODUCT-IMAGE

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關於 Microsemi
美高森美公司（納斯達克代碼：MSCC）為航空航天與國防、通信、數據中心和工業市場提供全面的半導體和系統解決方案組合。 產品包括高性能和抗輻射模擬混合信號集成電路、FPGA、SoC 和 ASIC； 電源管理產品； 計時和同步設備以及精確的時間解決方案，為時間設定了世界標準； 語音處理設備； 射頻解決方案； 分立元件； 企業存儲和通信解決方案、安全技術和可擴展的反Tamp呃產品； 以太網解決方案； 以太網供電 IC 和中跨； 以及定制設計能力和服務。 Microsemi 總部位於加利福尼亞州的 Aliso Viejo，在全球擁有約 4,800 名員工。 了解更多信息 www.microsemi.com.

修訂歷史

修訂歷史記錄描述了文件中實施的變更。變更按修訂版列出，從最新出版物開始。

  • 修訂版4.0
    更新了 Libero v11.8 軟件版本的文檔。
  • 修訂版3.0
    更新了 Libero v11.7 軟件版本的文檔。
  • 修訂版2.0
    更新了 Libero v11.6 軟件版本的文檔。
  • 修訂版1.0
    Libero SoC v11.5 軟件版本的初始版本。

使用 DDR 內存的 SmartFusion2 設備上的錯誤檢測和糾正

介紹
在單粒子翻轉 (SEU) 易受影響的環境中，隨機存取存儲器 (RAM) 容易出現由重離子引起的瞬態錯誤。
本文檔介紹了 SoC FPGA 的 EDAC 功能，這些功能用於內存通過微控制器子系統 (MSS) DDR (MDDR) 連接的應用。
SmartFusion2 器件中實現的 EDAC 控制器支持單錯誤糾正和雙錯誤檢測 (SECDED)。 SmartFusion2 MSS 設備中的所有存儲器——增強型靜態隨機存取存儲器 (eSRAM)、DDR、低功耗 DDR (LPDDR)——均受 SECDED 保護。 DDR 同步動態隨機存取存儲器 (SDRAM) 可以是 DDR2、DDR3 或 LPDDR1，具體取決於 MDDR 配置和硬件 ECC 功能。
SmartFusion2 MDDR 子系統支持高達 4 GB 的內存密度。 在此演示中，您可以選擇 DDR 地址空間中 1 GB 的任意內存位置（0xA0000000 至 0xDFFFFFFF）。
當啟用 SECDED 時：

  • 寫操作計算並添加 8 位 SECDED 代碼（每 64 位數據）
  • 讀取操作讀取數據並根據存儲的 SECDED 代碼檢查數據，以支持 1 位糾錯和 2 位錯誤檢測

下圖描述了 DDR SDRAM 上的 SmartFusion2 EDAC 的框圖。

圖 1 • 頂層框圖

DDR 的 EDAC 功能支持以下內容：

  1.  SECDED機制
  2. 在檢測到 3 位錯誤或 1 位錯誤時向 ARM Cortex-M2 處理器和 FPGA 結構提供中斷
  3. 將 1 位和 2 位錯誤的數量存儲在錯誤計數器寄存器中
  4. 存儲最後 1 位或 2 位錯誤影響的內存位置的地址
  5. 將 1 位或 2 位錯誤數據存儲在 SECDED 寄存器中
  6. 向 FPGA 架構提供錯誤總線信號

有關 EDAC 的更多信息，請參閱 UG0443：SmartFusion2 和 IGLOO2 FPGA 安全性和可靠性用戶指南和 UG0446：SmartFusion2 和 IGLOO2 FPGA 高速 DDR 接口用戶指南。

設計要求
下表列出了設計要求。

表 1 • 設計要求

  • 設計要求說明
  • 硬體需求
  • SmartFusion2 高級開發套件板 Rev B 或更高版本
  • FlashPro5 編程器或更高版本
  • USB A 轉 mini-B USB 數據線
  • 電源適配器 12 V
  • DDR3 子板
  • 操作系統 任何 64 位或 32 位 Windows XP SP2
  • 任何 64 位或 32 位 Windows 7
  • 軟體要求
  • Libero® 片上系統 (SoC) v11.8
  • 軟件控制台 v4.0
  • FlashPro編程軟件v11.8
  • 主機 PC 驅動程序 USB 到 UART 驅動程序
  • 運行演示 Microsoft .NET Framework 4 客戶端的框架

演示設計
演示設計 files 可從 Microsemi 中的以下路徑下載 web地點： http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0618_liberov11p8_df
演示設計 file包括：

  • 內存配置 File
  • DDR_EDAC
  • 程式設計 files
  • GUI 可執行文件
  • 自述文件 file

下圖描述了設計的頂層結構 file秒。 有關詳細信息，請參閱 readme.txt file.

圖 2 • 演示設計頂層結構

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-2 上的錯誤檢測和糾正

演示設計實現
MDDR 子系統有一個專用的 EDAC 控制器。 當從內存中讀取數據時，EDAC 會檢測到 1 位錯誤或 2 位錯誤。 如果 EDAC 檢測到 1 位錯誤，EDAC 控制器會糾正錯誤位。 如果為所有 1 位和 2 位錯誤啟用 EDAC，則係統寄存器中相應的錯誤計數器會遞增，並生成相應的中斷和錯誤總線信號到 FPGA 架構。
這是實時發生的。 為了演示此 SECDED 功能，手動引入錯誤並觀察檢測和糾正。
此演示設計涉及以下步驟的實施：

  1. 啟用 EDAC
  2. 將數據寫入 DDR
  3. 從 DDR 讀取數據
  4. 禁用 EDAC
  5. 損壞的 1 或 2 位
  6. 將數據寫入 DDR
  7. 啟用 EDAC
  8. 讀取數據
  9. 在1位錯誤的情況下，EDAC控制器糾正錯誤，更新相應的狀態寄存器，並在步驟2完成的讀取操作中給出步驟8寫入的數據。
  10. 如果出現 2 位錯誤，則會生成相應的中斷，應用程序必須更正數據或在中斷處理程序中採取適當的操作。 這兩種方法在本演示中進行了演示。

本演示中實現了兩個測試：循環測試和手動測試，它們適用於 1 位和 2 位錯誤。

循環測試
當 SmartFusion2 設備從 GUI 接收到環路測試命令時執行環路測試。 最初，所有錯誤計數器和 EDAC 相關寄存器都處於復位狀態。
每次迭代都會執行以下步驟。

  1. 啟用 EDAC 控制器
  2. 將數據寫入特定的 DDR 內存位置
  3. 禁用 EDAC 控制器
  4. 將 1 位或 2 位錯誤引發的數據寫入相同的 DDR 內存位置
  5. 啟用 EDAC 控制器
  6. 從同一 DDR 內存位置讀取數據
  7. 將 1 位或 2 位錯誤檢測和 1 位錯誤糾正數據發送到 GUI

手動測試
此方法允許通過初始化手動測試 DDR 內存地址（1xA2 至 0xDFFFFFFF）的 0000000 位錯誤檢測和糾正以及 0 位錯誤檢測。 將 1 位/2 位錯誤手動引入選定的 DDR 內存地址。 在啟用 EDAC 的情況下，給定數據將寫入選定的 DDR 內存位置。 然後將損壞的 1 位或 2 位錯誤數據寫入禁用 EDAC 的同一內存位置。 在啟用 EDAC 的情況下從同一內存位置讀取數據時，會記錄有關檢測到的 1 位或 2 位錯誤的信息。 高性能 DMA 控制器
(HPDMA) 用於從 DDR 內存中讀取數據。 實現雙位錯誤檢測中斷處理程序以在檢測到 2 位錯誤時採取適當的操作。
下圖描述了 EDAC 演示操作。

圖 3 • 設計流程

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-3 上的錯誤檢測和糾正

筆記： 對於 2 位錯誤，當 Cortex-M3 處理器讀取數據時，代碼執行進入硬故障處理程序，因為接收到的中斷延遲了處理器的響應時間。 當它響應中斷時，它可能已經傳遞了數據並且不小心啟動了一個命令。 結果，HRESP 停止處理不正確的數據。 2 位錯誤檢測使用 HPDMA 從 DDR 地址位置讀取數據，指示處理器讀取數據有 2 位錯誤，系統應採取適當的措施進行恢復（ECC 中斷處理程序）。

設置演示設計
本節介紹 SmartFusion2 高級開發套件電路板設置、GUI 選項以及如何執行演示設計。
以下步驟描述瞭如何設置演示：

  1. 將 USB mini-B 電纜的一端連接到 SmartFusion33 高級開發套件板中提供的 J2 連接器。 將 USB 電纜的另一端連接到主機 PC。 發光二極管 (LED) DS27 必須點亮，表示 UART 鏈接已建立。 確保自動檢測到 USB 到 UART 橋接器驅動程序（可以在設備管理器中驗證），如下圖所示。
    圖 4 • USB 轉 UART 橋接器驅動程序
    Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-4 上的錯誤檢測和糾正
    如果未安裝 USB 到 UART 橋接驅動程序，請從以下位置下載並安裝驅動程序： www.microsemi.com/soc/documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip.
  2. 連接 SmartFusion2 高級開發套件板上的跳線，如表 4，第 11 頁所示。在進行跳線連接時，電源開關 SW7 必須關閉。

圖 5 • SmartFusion2 高級開發套件電路板設置

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-5 上的錯誤檢測和糾正

 圖形使用者介面
本節介紹 DDR – EDAC 演示 GUI。

圖 6 • DDR – EDAC 演示 GUI

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-6 上的錯誤檢測和糾正

GUI 支持以下功能：

  1. COM口和波特率的選擇
  2. 選擇 1 位糾錯選項卡或 2 位錯誤檢測
  3. 向指定 DDR 地址寫入數據或從指定 DDR 地址讀取數據的地址字段
  4. 向指定 DDR 地址寫入數據或從指定 DDR 地址讀取數據的數據字段
  5. 串行控制台部分打印從應用程序收到的狀態信息
  6. Enable EDAC/Disable EDAC：啟用或禁用 EDAC
  7. 寫入：允許將數據寫入指定地址
  8.  讀取：允許從指定地址讀取數據
  9. 循環測試開/關：允許在循環方法中測試 EDAC 機制
  10.  初始化：允許初始化預定義的內存位置（在本演示中為 A0000000-A000CFFF）

運行演示設計
以下步驟描述瞭如何運行設計：以下步驟描述瞭如何運行設計：

  1. 打開電源開關 SW7。
  2. 使用編程對 SmarFusion2 設備進行編程 file 在設計中提供 files.(\編程File\EDAC_DDR3.stp)使用FlashPro設計軟件，如下圖所示。
    圖 7 • FlashPro 編程窗口
    Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-7 上的錯誤檢測和糾正
  3. 編程成功後按SW6開關復位板子。
  4. 啟動 EDAC_DDR 演示 GUI 可執行文件 file 在設計中可用 files（\GUI 可執行文件\EDAC_DDR.exe）。 將顯示 GUI 窗口，如第 8 頁圖 9 中所示。
  5. 單擊“連接”，選擇COM 端口並建立連接。 連接選項更改為斷開連接。
  6. 選擇 1 位錯誤校正選項卡或 2 位錯誤檢測。
  7. 可以執行手動和迴路測試。
  8. 單擊 Initialize 初始化 DDR 內存以執行手動和循環測試，初始化完成消息顯示在串行控制台上，如圖 8，第 9 頁所示。

圖 8 • 初始化完成窗口

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-8 上的錯誤檢測和糾正

執行環路測試
單擊環路測試打開。 它以循環模式運行，在這種模式下會不斷糾正和檢測錯誤。 在 SmartFusion2 設備中執行的所有操作都記錄在 GUI 的串行控制台部分。

表 2 • 環路測試中使用的 DDR3 內存地址

  • 內存 DDR3
  • 1 位糾錯 0xA0008000
  • 2 位錯誤檢測 0xA000C000

執行手動測試
在這種方法中，錯誤是使用 GUI 手動引入的。 使用以下步驟執行 1 位糾錯或 2 位錯誤檢測。

表 3 • 手動測試中使用的 DDR3 內存地址

輸入地址和數據字段（使用 32 位十六進制值）。

  • 內存 DDR3
  • 1位糾錯0xA0000000-0xA0004000
  • 2 位錯誤檢測 0xA0004000-0xA0008000
  1. 單擊啟用 EDAC。
  2. 單擊寫入。
  3. 單擊禁用 EDAC。
  4. 在數據字段（引入錯誤）中更改一位（在 1 位糾錯的情況下）或兩位（在 2 位錯誤檢測的情況下）。
  5. 單擊寫入。
  6. 單擊啟用 EDAC。
  7. 點擊閱讀。
  8. 觀察 GUI 中的錯誤計數顯示和數據字段。 錯誤計數值增加 1。

1 位錯誤環路校正窗口如下圖所示。

圖 9 • 1 位錯誤循環檢測窗口

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-9 上的錯誤檢測和糾正

2位錯誤檢測手動窗口如下圖所示。

圖 10 • 2 位錯誤檢測手動窗口

Microsemi -DG0618-SmartFusion2-Devices-using-DDR Memory-10 上的錯誤檢測和糾正

結論
該演示展示了 MDDR 子系統的 SmartFusion2 SECDED 功能。

附錄：跳線設置

下表顯示了在 SmartFusion2 高級開發套件上設置所需的所有跳線。

表 4 • SmartFusion2 高級開發套件跳線設置

跳線 : Pin (From) : Pin (To) : 註釋

  • J116、J353、J354、J54 1 2 這些是 Advanced 的默認跳線設置
  • J123 2 3 開發套件板。 確保相應地設置這些跳線。
  • J124, J121, J32 1 2 焦TAG 通過 FTDI 編程

DG0618 演示指南修訂版 4.0

文件/資源

使用 DDR 內存的 SmartFusion0618 設備上的 Microsemi DG2 錯誤檢測和糾正 [pdf] 使用者指南
DG0618 使用 DDR 內存的 SmartFusion2 設備上的錯誤檢測和糾正，DG0618，使用 DDR 內存的 SmartFusion2 設備上的錯誤檢測和糾正，使用 DDR 內存的 SmartFusion2 設備，DDR 內存

參考

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