地址總線檢測方法

袁智榮

摘 要：在通信電子產(chǎn)品中，總線運(yùn)用非常普遍，為了提高產(chǎn)品的可靠性，通常需要對總線進(jìn)行檢測?？偩€檢測的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)總線、控制總線和地址總線的檢測。對于數(shù)據(jù)總線和控制總線的檢測，比較簡單，一般只要保證寫入的數(shù)據(jù)和讀出的數(shù)據(jù)一致就可以判斷數(shù)據(jù)總線和控制總線是否正確；對于地址總線，由于地址信息是由CPU發(fā)給功能單元的單項輸出信息，因此即使在芯片引腳短路或開路情況下，CPU也無法發(fā)現(xiàn)其錯誤的存在。本文針對非存儲器類的芯片設(shè)計了一種可靠的地址總線檢測方法，在利用現(xiàn)有電路的基礎(chǔ)上，通過兩個特殊的地址再配合一定的算法，即能達(dá)到地址總線檢測的目的。

關(guān)鍵詞：地址總線 檢測方法

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0044-03

總線檢測過程主要由系統(tǒng)的CPU對其外部功能模塊進(jìn)行檢測，外部功能模塊一般包含存儲器及功能芯片等。對于存儲器類的總線檢測，目前業(yè)界有較多方法可以檢測；但是對于非存儲器類的總線檢測，如功能芯片CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件），其內(nèi)部地址并非是連續(xù)或均可讀寫的，這類總線的檢測實現(xiàn)起來難度較大。因此，如何對非存儲器類的功能芯片進(jìn)行地址總線的檢測，一直是業(yè)界需要解決的問題。

1 傳統(tǒng)地址總線檢測方法簡介

業(yè)內(nèi)對于非存儲器類功能芯片的地址總線檢測方法如下。

對功能芯片的某一存在的可讀寫的地址先寫數(shù)據(jù)，然后再去讀這一地址的數(shù)據(jù)，比較讀回來的數(shù)據(jù)和寫的數(shù)據(jù)是否相等，若相等，則地址總線沒有故障，若不相等，則地址總線存在故障；更進(jìn)一步的，可以選取兩個特殊地址，如總線上有8根地址線，如圖1所示。

這兩個特殊地址選取分別為0×55和0×aa，這兩個地址和地址總線的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

這兩個特殊地址能保證地址總線第0位到第8位上的信號均出現(xiàn)過0電平和1電平變化，確保地址線都能測試到。

以上方法的缺點在于，即使某一地址線存在故障，也無法檢測出來。以下是詳細(xì)分析過程，如圖2所示。

當(dāng)?shù)刂肪€第1位由于出現(xiàn)故障被強(qiáng)拉到高電平時，則在功能模塊端第1位地址位永遠(yuǎn)為1，如表2所示。

CPU訪問地址0×55時，在功能芯片端會當(dāng)作是0×57，當(dāng)CPU往地址0×55寫數(shù)據(jù)時，在功能模塊端實際寫入數(shù)據(jù)的地址為0×57，CPU往地址0×55讀數(shù)據(jù)時，實際讀出的也是0×57的數(shù)據(jù)，CPU比較讀回來的數(shù)據(jù)和寫的數(shù)據(jù)是相等的，根據(jù)以上機(jī)制，地址總線不存在故障，但實際上地址線第1位是有故障的，因此這種檢測方式存在缺陷。

2 新設(shè)計的地址總線檢測方法

為了解決傳統(tǒng)地址總線檢測的缺陷，本文設(shè)計了一種新的方法，以下為了說明方便，假設(shè)功能芯片為CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件），其總線上有8根數(shù)據(jù)線、8根地址線，如圖1所示，在CPLD中選取兩個地址0×55和0×AA，作為測試地址總線的兩個專用地址，選取這兩個地址的原因在前文已經(jīng)有描述，即能測試到所有地址線。

在檢測地址總線前，先進(jìn)行數(shù)據(jù)總線的檢測，數(shù)據(jù)總線的測試方法在前文已經(jīng)有描述，這里不做詳細(xì)描述，在判斷數(shù)據(jù)總線沒有問題后再開始地址總線的檢測。

具體地址總線檢測流程如圖3所示。

以下分地址線無故障和有故障兩種情況進(jìn)行描述。

2.1 無故障情況

在無故障情況下，CPU往0×55地址發(fā)送寫操作，寫入第一檢測數(shù)據(jù)（假設(shè)為0×AA），CPLD收到CPU寫0×55地址時，把寫入的第一檢測數(shù)據(jù)按位取反，作為第一參考數(shù)據(jù)（即為0×55），CPU往0×55地址發(fā)送讀操作，CPLD收到CPU的讀操作時，把第一參考數(shù)據(jù)送給CPU；

CPU再往0×aa地址發(fā)送寫操作，寫入第二檢測數(shù)據(jù)（為0×55），第一檢測數(shù)據(jù)和第二檢測數(shù)據(jù)的相同數(shù)據(jù)位對應(yīng)的電平必須相反，CPLD收到CPU寫0×aa地址時，把寫入的第二檢測數(shù)據(jù)按位取反，作為第二參考數(shù)據(jù)（即為0×AA），CPU往0×aa地址發(fā)送讀操作，CPLD收到CPU的讀操作時，把第二參考數(shù)據(jù)送給CPU；CPU對第一參考數(shù)據(jù)（0×55）和第二參考數(shù)據(jù)（0×AA）進(jìn)行異或運(yùn)算，結(jié)果為全1，說明地址總線無故障。

表3為地址線無故障時，檢測數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。

2.2 有故障情況

在有故障情況下，假設(shè)地址線第1位由于出現(xiàn)故障被強(qiáng)拉到高電平， 如表2所示，則CPU往地址0×55寫第一檢測數(shù)據(jù)（假設(shè)為0×AA），則在CPLD端實際寫入數(shù)據(jù)的地址為0×57，而CPLD收到CPU寫0×57地址時，是不會做取反運(yùn)算的，CPU再往0×55地址讀數(shù)據(jù)時，實際上讀出的第一參考數(shù)據(jù)即為前面寫入的數(shù)據(jù)（0×AA）；

CPU往地址0×aa寫第二檢測數(shù)據(jù)（0×55），把寫入的第二檢測數(shù)據(jù)按位取反，作為第二參考數(shù)據(jù)（即為0×AA），CPU往0×aa地址發(fā)送讀操作，CPLD收到CPU的讀操作時，把第二參考數(shù)據(jù)送給CPU；CPU對第一參考數(shù)據(jù)（0×AA）和第二參考數(shù)據(jù)（0×AA）進(jìn)行異或運(yùn)算，得到的結(jié)果為0，說明地址總線有故障。

表4為地址線有故障時，檢測數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。

3 結(jié)論

本文設(shè)計了一種可靠的地址總線檢測方法，利用了特定的兩個地址（0×55和0×AA），只有當(dāng)訪問了該特定地址時，CPLD才會做按位取反運(yùn)算，訪問其他地址，則不會進(jìn)行此操作，這樣就保證了唯一性。當(dāng)?shù)刂房偩€上某根地址線開路或短路時，則無法同時訪問到如上兩個地址（0×55和0×AA），最終第一參考數(shù)據(jù)與第二參考數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算的結(jié)果為非全1，這樣就能達(dá)到檢測地址總線的目的。

這種地址總線檢測的優(yōu)點如下：

（1） 可以實現(xiàn)對非存儲器類功能芯片進(jìn)行地址總線的檢測，能準(zhǔn)確無誤地判斷出地址總線是否存在故障。

（2） 提供的地址總線檢測方法簡單高效，檢測時間非常短，尤其適合上電階段的檢測。

（3） 提供的地址總線檢測方法在硬件電路上無需外加任何器件，能避免引入器件后的不穩(wěn)定性，且成本也無需增加。

參考文獻(xiàn)

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