隨著自動電子控制系統(tǒng)擴(kuò)展到許多不同的應(yīng)用，其可靠性和安全性的要求成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要因素。家用電器IEC60730安全標(biāo)準(zhǔn)的提出要求制造商設(shè)計(jì)確保產(chǎn)品安全可靠運(yùn)行的自動電子控制裝置。為此，瑞薩提供以IEC60730合規(guī)性為基礎(chǔ)開發(fā)的示例軟件，其也可以在任何系統(tǒng)中用作瑞薩MCU的自檢測試。所提供的軟件例程將在復(fù)位后和程序執(zhí)行期間使用，用戶可以靈活地將這些例程集成到整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

自檢程序主要包括以下這些測試內(nèi)容：

1CPU測試

CPU測試以下寄存器：R0->R15、ISP、USP、INTB、PC、PSW、BPC、BPSW、FINTV、FPSW和ACC。

CPU測試分為多個函數(shù)，可單獨(dú)執(zhí)行；如若執(zhí)行時間允許的話，可以使用單個函數(shù)依次運(yùn)行所有測試。CPU測試按以下順序執(zhí)行：

1）測試通用寄存器R0到R15

有以下兩種方式可以選擇：

如果需要檢測通用寄存器的耦合錯誤，則執(zhí)行以下函數(shù)：

CPU_Test_GPRsCouplingPartA

CPU_Test_GPRsCouplingPartB

如果不需要檢測通用寄存器的耦合錯誤，則執(zhí)行以下函數(shù)：

CPU_Test_GeneralA

CPU_Test_GeneralB

2）測試控制寄存器ISP、USP、INTB、PSW、BPC、BPSW、FINTV和FPSW

執(zhí)行以下函數(shù)：

CPU_Test_Control

3）測試ACC寄存器

執(zhí)行以下函數(shù)：

CPU_Test_Accumulator

4）測試程序計(jì)數(shù)器（PC）寄存器

執(zhí)行以下函數(shù)：

CPU_Test_PC

如果檢測到錯誤，CPU測試將跳轉(zhuǎn)到錯誤處理函數(shù)。

2RAM測試

March測試被公認(rèn)為是測試RAM的有效方法。March測試由March元素的有限序列組成，而March元素是在繼續(xù)到下一個單元之前應(yīng)用于存儲器陣列中的每個單元的有限操作序列。一般來說，算法包含的March元素越多，其故障覆蓋率就越好，但代價是執(zhí)行時間較慢。

1）March C

March C算法由6個元素組成，共10次操作。

I. 將全零寫入數(shù)組

II.從最低地址開始，讀0，寫1，數(shù)組逐位遞增

III. 從最低地址開始，讀1，寫0，數(shù)組逐位遞增

IV. 從最高地址開始，讀0，寫1，數(shù)組逐位遞減

V. 從最高地址開始，讀1，寫0，數(shù)組逐位遞減

VI.從數(shù)組中讀取全零

可檢測到以下故障：

·固定故障SAF

某個單元或行的值被固定，SA0固定為0，SA1固定為1

·轉(zhuǎn)換故障TF

某個單元或行無法從0變化為1或從1變化為0

·耦合故障CF

對一個單元的寫操作會更改第二個單元的內(nèi)容

·地址解碼器故障AF

影響地址解碼器的任何錯誤/對特定地址，不會訪問任何單元/某個地址永遠(yuǎn)不會被訪問/對特定地址，可以同時訪問多個單元/某個單元可由多個地址訪問

2）March X

March X算法由4個元素組成，共6次操作。

I. 將全零寫入數(shù)組

II.從最低地址開始，讀0，寫1，數(shù)組逐位遞增

III. 從最高地址開始，讀1，寫0，數(shù)組逐位遞減

V. 從數(shù)組中讀取全零

可檢測到以下故障：

·固定故障SAF

·轉(zhuǎn)換故障TF

·翻轉(zhuǎn)耦合故障CF（對一個單元的寫操作會翻轉(zhuǎn)第二個單元的內(nèi)容）

·地址解碼器故障AF

3）March X (Word-Oriented Memory version)

March X (Word-Oriented Memory version) (WOM) 算法是根據(jù)March X算法分兩步創(chuàng)建的。首先，標(biāo)準(zhǔn)March X從使用單個位數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換為使用等于存儲器訪問寬度的數(shù)據(jù)模式。在此階段，主要測試字間故障，包括地址解碼器故障。第二階段是添加另外兩個March元素。第一個使用高/低位交替數(shù)據(jù)模式，第二個使用相反的數(shù)據(jù)模式。添加這些元素是為了檢測字內(nèi)耦合故障。

March X (WOM) 算法由6個元素組成，共10次操作。

I. 將全零寫入數(shù)組

II.從最低地址開始，讀0，寫1，數(shù)組逐字遞增

III. 從最高地址開始，讀1，寫0，數(shù)組逐字遞減

IV. 從最低地址開始，讀0，寫h’AA，數(shù)組逐字遞增

V. 從最高地址開始，讀h’AA，寫h’55，數(shù)組逐字遞減

VI.從數(shù)組中讀取所有h’55

由于算法的本身具有破壞性（它們不保留當(dāng)前RAM值），但瑞薩所提供的測試函數(shù)提供了非破壞性選項(xiàng)，以便可以保留內(nèi)存內(nèi)容。這是通過在運(yùn)行實(shí)際算法之前將內(nèi)存復(fù)制到提供的緩沖區(qū)，然后在測試結(jié)束時再從緩沖區(qū)恢復(fù)內(nèi)存來實(shí)現(xiàn)的。API包括一個用于自動測試緩沖區(qū)以及RAM測試區(qū)域的選項(xiàng)。而正在測試的RAM區(qū)域在測試期間是不能用于其他任何用途。這使得用于堆棧的RAM測試變得特別困難。為了解決這個問題，API包含了可用于測試堆棧的函數(shù)。

3ROM測試

ROM/Flash存儲器測試使用CRC。CRC是一種故障/錯誤控制技術(shù)，生成單個字或者校驗(yàn)和來表示存儲器的內(nèi)容。

ROM測試可以通過為ROM內(nèi)容生成CRC值并保存來實(shí)現(xiàn)。在內(nèi)存自檢期間，使用相同的CRC算法生成CRC值，并將其與保存的CRC值進(jìn)行比較。該技術(shù)可識別一位錯誤和高比例的多位錯誤。

瑞薩電子工具鏈自動將CRC插入ROM，該值可以直接與計(jì)算值進(jìn)行比較。例如，RX62T包含一個CRC模塊，該模塊支持CRC16-CCITT。使用該軟件驅(qū)動CRC模塊會生成以下16位CRC16-CCITT：

·多項(xiàng)式 = 0x1021（x16+ x12+ x5+ 1）

·寬度 = 16位

·初始值 = 0xFFFF

·對輸出CRC執(zhí)行與h’FFFF的異或

由于ROM測試是需要與參考CRC值進(jìn)行比較，可以用瑞薩RX標(biāo)準(zhǔn)工具鏈來計(jì)算CRC值并在用戶指定的位置將其添加到構(gòu)建的mot文件中，其設(shè)置的方法如下圖1所示。

圖1 添加參考CRC

4Watchdog測試

看門狗用來檢測程序執(zhí)行的異常。如果程序沒有按預(yù)期運(yùn)行，軟件將不會按要求刷新看門狗，因此會檢測到錯誤。如果看門狗超時，會產(chǎn)生內(nèi)部復(fù)位。測試程序中提供一個在復(fù)位后使用的函數(shù)來確定看門狗是否導(dǎo)致了復(fù)位。

自檢測試可以分成上電檢測和周期檢測。上電檢測是重啟后只運(yùn)行一次的測試。周期測試是在正常程序執(zhí)行過程中定期運(yùn)行的測試。如何安排周期測試具體取決于客戶的應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)。

以下是以RX62T為例加入自檢程序的示例。上電檢測的流程圖如圖2所示，上電后順序檢測CPU、RAM、ROM和IWDT。周期檢測的流程圖如圖3所示，周期執(zhí)行CPU檢測、RAM緩沖區(qū)檢測、剩余RAM區(qū)域測檢測、堆棧Stack檢測和CRC檢測。如需進(jìn)一步了解自檢程序，可通過下方網(wǎng)址或二維碼進(jìn)入瑞薩官網(wǎng)下載例程。

IEC60730 Self Test Code for RX62T Group MCU - Sample Code（需注冊/登陸瑞薩電子官網(wǎng)）

圖2上電檢測流程圖

圖3 周期檢測流程圖