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PDMA在测试SDRAM控制器中的应用

2010年07月02日 18:31 次阅读
我们设计了一个PDMA(Programmable Direct Mem o ry Access)用于测试SDRAM控制器的性能。在SoC中,SDRAM控制器往往跟多个IP模块(图形处理单元,音频处理单元等)交换数据,采用多个PDMA通道同时访问Memory可以真实模拟SDRAM控制器在SoC环境中被多个IP随机访问的情形。

2 PDMA的结构及工作原理

PDMA是可编程直接存储器存取的简称。图1 虚中框内是PDMA的内部模块结构,它主要由寄存器组和控制器两大部分构成,寄存器组用于保存配置参数和PDMA对SDRMA控制器访问后的状态信息及接收、启动、停止等控制信息。图2是 PDMA寄存器组的内部结构。


寄存器组模块里包含了一个同步模块、控制寄存器、状态寄存器和各通道的寄存器组。每一个子通道的寄存器组又包含访问基址寄存器、访问模式寄存器、周期计数器等三个寄存器。各寄存器的功能描述如表1所示。


PDMA的控制器主要由:产生写数据的状态机、地址译码模块、FIFO以及读数据校验模块四部分构成。各模块的功能由表2描述。


PDMA控制器的结构如图3所示,其核心逻辑是一个状态机,我们采用一个两层嵌套的状态机来实现控制功能,如图4所示。


3 测试系统的结构和工作原理

在本设计中,PDMA用于仿真多个IP核对SDRAM控制器进行读写访问以验证SDRAM控制器的设计是否高效合理,性能是否稳定等指标。
PDMA整个测试系统由PCI接口模块、PDMA 以及SDRAM控制器三大部分构成(见图1)。PCI接口模块与PDMA之间以内部IO总线相连接。 PDMA与SDRAM控制器之间以内部Memory总线连接。PCI接口模块连接外部PCI总线与内部的 PDMA,转换由外部发起的PCI IO访问对PDMA进行参数配置以及对命令、状态等寄存器进行读写。PDMA在得到了配置参数及启动访问的命令信息后启动对SDRAM控制器的访问(写然后读),并把测试的结果反映到PDMA的状态寄存里。

测试用PDMA的具体工作过程如下:

(1)PCI接口模块对PDMA各通道进行参数配置(如访问长度、访问基址、访问方式等);
(2)PCI接口模块写PDMA的控制寄存器,启动对SDRAM的读写;
(3)PCI接口模块读PDMA的状态寄存器,探测访问是否完成,如完成,则读取完成后的状态信息(如错误位,发生错误的地址)。

4 RTL仿真

完成RTL级的设计后,我们利用Cadence公司的仿真工具VerilogXL对设计进行了功能仿真。仿真的环境是基于PCI的,所以其仿真顺序如下:

(1)配置PCI配置空间的IO Base 及 Mem o ry Base寄存器;
(2)写PCI配置空间54H,58H等寄存器,配置SDRAM 控制器及SDRAM芯片的参数;
(3)写PCI配置空间的命令寄存器(offset==04h),使能该设备;
(4)访问PCI IO空间中的PDMA配置寄存器,设定各个PDMA通道的配置参数;
(5)写入相应的命令,启动PDMA访问内新路子SDRAM控制器;
(6)检测PDMA的状态寄存器,根据设定的条件(正常结束或者发生错误)退出仿真程序;
(7)打开波形文件,检查是否有错误发生。

图5是由PCI发起的一次写IO寄存器访问的仿真波形,PDMA的配置数据就是通过若干这样的操作完成的。


相对而言,我们更关注PDMA是如何访问Memory的。图6是由一个PDMA发起的写读模式下的访问时序。GROUP1的信号是由PDMA发起的内部Memory总线信号组,而GROUP2的信号是 Memory控制器和内存芯片间的符合jedec标准的总线协议。从图中我们可以清楚地看到总线协议的转换过程,及时发现是否有违反协议的情况发生。


5 上板测试的方法和过程

在完成功能仿真后,使用Synopsys综合工具 FPGA compiler对设计进行综合,并选用XILINX公司的VERTEX1600E系列为目标器件,生成相应的网表文件,下载到FPGA上进行测试。综合的结果如表3所示。测试平台是一台PC机,带有PCI标准接口的测试卡和PCI读写软件。上板测试过程如下:


(1)下载bit文件到FPGA中;
(2)配置SDRAM控制器;
(3)置PDMA寄存器;
(4)启动PDMA访问;
(5)读回PDMA的状态位。

测试时需要输入相应的测试向量,一个好的软件界面可以大大减轻硬件工程师编写、输入测试向量的工作量。表4是一个测试向量的内容和结果,像这样的测试要进行多次以提高故障覆盖率并统瞥鯥P的性能。


6 实验结论

经过不断调试和改进,PDMA能够按照功能寄存器的配置准确发起Memory访问,并能够及时报告SDRAM控制器的操作错误。该测试平台不仅适用于验证SDRAM控制器的设计,而且在经过很小的改动后可以配置成支持对性能更好的DDR存储控制器的测试验证。灵活的配置方式使之成为一个通用的测试平台,对不同的Memory控制器的测试只需用软件对相应的配置寄存器进行配置即可,硬件基本不用进行改动,大大节约了设计时间,提高了设计的成功率和效益。

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  测试是传统软体开发的最后一步。整个软体开发过程,需要收集要求、进行高层次的设计、详细设计、製作程...

发表于 2012-04-16 11:43 1169次阅读
嵌入式软件测试基础概述

泰克推出Thunderbolt技术测试解决方案

  全球领先的测试、测量和监测仪器提供商---泰克公司日前宣布,推出针对Thunderbolt技术的...

发表于 2012-04-13 08:29 252次阅读
泰克推出Thunderbolt技术测试解决方案

泰克在2012英特尔信息技术峰会上展示最新的尖端...

泰克公司宣布,在4月11日--12日于中国国家会议中心举办的2012英特尔信息技术峰会(IDF)上,...

发表于 2012-04-11 15:48 224次阅读
泰克在2012英特尔信息技术峰会上展示最新的尖端...

安捷伦发表LPDDR3相容性测试应用软件

  安捷伦科技(Agilent Technologies Inc.)为採用低功率双倍资料速率3记忆体...

发表于 2012-04-06 09:45 772次阅读
安捷伦发表LPDDR3相容性测试应用软件

Granite River Labs采用安捷伦T...

  安捷伦科技(Agilent Technologies Inc)日前宣布,Granite Rive...

发表于 2012-04-06 09:38 628次阅读
Granite River Labs采用安捷伦T...

平台化电源测试及应用设计

测试,是保证产品质量与品质必不可少的一个环节,制造商需要更精准、更灵活、更经济的测试系统。发展越迅速...

发表于 2012-03-28 11:00 830次阅读
平台化电源测试及应用设计

有线电视网络的光缆接续与测试

“光进铜退”是有线电视网络宽带化、双向化的发展趋势, 有线电视网络改造应将光纤进一步向用户端推进, ...

发表于 2012-03-28 10:48 465次阅读
有线电视网络的光缆接续与测试

基于MCU+CPLD变压器测试系统的设计与实现

BX型信号变压器,BG型轨道变压器和ZG型硅整流器作为铁路信号电器设备的前端,其工作的稳定性、准确性...

发表于 2012-03-19 10:50 376次阅读
基于MCU+CPLD变压器测试系统的设计与实现

一种测试系统数字稳压电源的设计方案

通过对所需求电源的分析,结合嵌入式控制技术,提出了一种基于S3C2440的测试系统数字稳压电源解决方...

发表于 2012-03-15 10:50 639次阅读
一种测试系统数字稳压电源的设计方案

测试、测量和仪表的“绿色” 之路

如果功率消耗得较少,那么噪声(精确测量的大敌)实际上增加了。随着新的低压工艺出现,信噪比(SNR)变...

发表于 2012-03-06 09:33 278次阅读
测试、测量和仪表的“绿色” 之路

USB3.0认证的新测试要求和应对方案详解

随着主流市场即将演进到SuperSpeed USB,许多设计团队正力图加快设计认证。本文将为您提供专...

发表于 2012-02-23 10:02 1940次阅读
USB3.0认证的新测试要求和应对方案详解

探针卡简化测试和替换流程

过去的几年里,测试探针卡的发展允许平行测试更多的器件——同时可测的待测器件(DUT)数量从32到64...

发表于 2011-11-10 12:04 854次阅读
探针卡简化测试和替换流程

无线局域网络基频发射模块测试系统

本文拟以凌华科技最近推出的PXI-9820 高速数据采集卡为核心,设计一套成本低廉、 功能弹性且适于...

发表于 2011-11-04 17:35 562次阅读
无线局域网络基频发射模块测试系统

锂电池充电器测试小方案

锂离子(Li+)电池比其它化学类型的电池更脆弱,对于违规操作具有非常小的容限。因此,锂电池充电电路比...

发表于 2011-11-01 11:29 2297次阅读
锂电池充电器测试小方案

CSA新成立四家实验室因应增长测试服务需求

为了满足对高能效和可持续产品及服务不断增长的需求,领先的测试认证机构CSA Internationa...

发表于 2011-10-21 09:27 467次阅读
CSA新成立四家实验室因应增长测试服务需求

电子护照安全机制及测试

本文结合电子护照的多种安全机制,分析其优缺点,给出了系统安全测试验证解决方案,为电子护照产品的测试验...

发表于 2011-09-29 17:39 977次阅读
电子护照安全机制及测试

基于NI FlexRIO的3D高清视频测试方案

随着纯平显示技术演化到高清和3D电视技术,工程师们面临着对不断增长的分辨率、色深和更快的帧刷新速率的...

发表于 2011-09-29 14:28 570次阅读
基于NI FlexRIO的3D高清视频测试方案

音视频SoC测试要求几应用

 随着大批量消费类行业中SoC与SIP日趋复杂化,低成本与高器件寿命周期这两个基本要求的矛盾更加突出...

发表于 2011-09-24 00:28 406次阅读
音视频SoC测试要求几应用