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TC3xx MTU概述

汽车MCU软件设计 · 公众号 · · 2024-05-06 19:00

正文

1.MTU基本功能

2.MBIST

3.如何配置NDT

4.小结

1.MTU基本功能

在TC3xx中，MTU(Memory Unit Test)被用来管理控制芯片内部各种RAM的测试、初始化和数据完整性检查。

既然MTU主要是管理和控制，那干活的想必另有他人。所以在该平台中，我们可以看到SRAM周围设计了特别的数字逻辑电路，称之为SRAM Support Hardware(SSH)；SSH主要用于控制其关联SRAM的ECC、MBIST(Memory Built In Self Test)等。

因此MTU、SSH、RAM在TC3xx的结构示意如下：

其中，CPU通过SPB总线访问MTU；MTU针对每个SSH又都有一套独立寄存器，可以配置不同的SRAM测试类型、控制SSH的功能运行。根据TC39x-B UserManual描述，在该平台中设计了多达96个SSH(包括预留)，截图如下：

这意味着，在不同IP的内部SRAM也可以通过MTU和SSH配置进行测试，即使CPU不能直接访问该SRAM。

值得注意的是，SSH寄存器只能通过MTU->SSH这样的路径进行访问，因此在访问效率上会比直接通过SPB访问寄存器要慢一些。

2.MBIST

MBIST是一种功能安全机制，用于检查SRAM内部Cell是否出现永久随机硬件失效。TC3xx使用MTU来实现MBIST，在UserMannul里仅提供了Non-Destructive Test的实现方法、功耗和耗时。

这是为什么呢？

因为在ISO26262中，SRAM的Cell故障被认为是潜伏故障，而在一次驾驶循环内至少得有一次测试用于覆盖潜伏故障，所以使用者有权决定在MCU启动、APP运行和下电这三个阶段任意时刻进行MBIST，因此这种非破坏性测试(NDT)是最为友好。

NDT允许在程序运行时进行memory的测试，并且不会破坏当前memory里的应用数据。之所以能这样，是因为该算法的运行逻辑如下：

从SRAM一个地址读取一个word，包括数据+ECC bits，记为"r" ；

对上述word取反，并写回当前地址，记为 “w*”；

再次读取该地址上的数据word，记为 “ r* ”；

对上述word再次取反，写回SRAM，记为“w”；

其中 “ * ”表示始终对原始数据相反，可以看到要保证应用数据不被污染，写"w"的次数必须是偶数次，因此NDT的算法在时间复杂度上至少为4N。

执行MBIST期间，每次发生读访问，SRAM自身的ECC机制会计算此次读出数据的校验码，并检查该校验码是否与存入该数据时计算的校验码一致。如果不一致，则会产生错误并通知SMU或者产生中断。

不过，在执行MBIST前还需要注意如下事项：

测试期间，被测试SRAM不可访问；

测试前，SRAM应该被正确初始化。

这些事项与我们设计Online Bist任务息息相关。

在CP AUTOSAR RamTst模块里提出了Foreground Test和Background Test两个概念；其中Foreground Test是同步测试，不可以被中断；Backgroud Test由OS或者调度器周期调度，它可以在每个测试序列完成时被打断。

由于Background Test涉及到数据一致和中断概念，目前用的比较少，比较常见的就是在上电前执行NDT，运行期间选择关键memory进行测试。

3.如何配置NDT

前面聊了那么多概念，我们还是来看看如何配置MTU来实现NDT。

MTU寄存器分为了两大块，MTU配置寄存器和SSH寄存器。

MTU 配置寄存器：用于使能SSH，寄存器位宽32bits；

SSH寄存器：用于控制关联SRAM的MBIST和ECC设置等，寄存器位宽16bits。

因此在设计代码时需要重点关注MC的寄存器配置，主要是位宽限制。

经总结，要运行NDT须掌握MTU\SSH中的四个关键寄存器CONFIG0，CONFG1，MCONTROL和RANGE。

CONFIG0：用于配置SSH访问类型和每个地址的访问次数

CONFIG1：用于选择测试pattern等；

MCONTROL：用于控制MBIST开启，测试地址运行方向等；

RANGE：用于设置SRAM测试地址范围。

以测试LMU0为例，具体步骤如下：

1.使能LMU0的SSH控制器，配置MTU_MEMTEST0.BIT30。

2.配置NDT：

由于LMU0属于第31个SSH，因此我们需要配置MC30_CONFIG0\1、RANGE等。

我们要搞清楚mbist不同算法下CONFIG0和1里的位域是有关联的；

CONFIG0位域如下：

[7:0]：ACCSTYPE，每一位代表对单个地址的一次访问，0表示写访问、1表示读访问。例如ACCSYYPE[0] = 1，表示对当前单个地址的读访问。

[15:12]：NUMACCS，配置每个地址的访问次数，最多8次。

CONFIG1位域如下：

AC_MOD：用于SSH执行更复杂的寻址方案

SELFASTB：选择fast bits

ACCSPAT：访问pattern配置，当AG_MOD选择NDT后，该位域就与CONFIG0.ACCSTYPE关联，当ACCSPAT[0] = 0时表示上一次读访问的正常数据，等于1时表示上次读访问是取反的数据。

有了上述基本概念，我们尝试来构建一个时间复杂度为4N的NDT逻辑，一个Cell的完整测试逻辑为{ r, w*, r* ,w }。

那么首先CONFIG1.AC_MOD就要配置为0x5，

针对CONFIG0.NUMACCS，就应该为4，表示单个地址访问四次；ACCSTYPE就应该配置为0b0101，表示 w

同理，CONFIG1.ACCSPT就应该配置为0b1000 ，逻辑如下：

第一次读取sram 是正常读取，故ACCSPT[0] = 0；第二次是写访问，写入的是上一次读取的取反，第一次是正常读取，故ACCSPT[1]=0；第三次是读取取反的值，但是由于第一次读取是正常读取，故ACCSPT[2] = 0；最后一个是对取反值取反，并写回SRAM，由于第三次读取的是取反值，故ACCSPT[3] = 1;

故MC30CONFIG0 = 0x4005；MC30CONFIG1 = 0x5008。

完成CONFIG0\1的配置后，接下来需要考虑待测SRAM的地址上下限。

这与我们在Memmap里定义的地址大有不同，毕竟对于特定SSH来说，它只是到自己关联SRAM的相对地址，从0x00开始以64word为单位增长到SRAM最大Size。

因此我们在配置RANGE寄存器时，通常采用每个SSH RANGE的默认值，表示SRAM全量测试，如果需要测某块，就需要大家自己去锁定每个SRAM的size。

最后，我们通过MC_MCONTROL配置MBIST测试方向（高地址->低地址或者相反），并开启测试。

测试如果有问题，我们可以通过寄存器MC_ETRR来查询出错的位置，如下：