存儲器測試解決方案的開發(fā)和測試設備功能分析

便攜式技術的發(fā)展使人們越來越依賴蜂窩電話、PDA和導航系統(tǒng)這類便攜式裝置。隨著處理器技術的不斷進步，過去幾年中大容量存儲器件的設計和開發(fā)呈指數(shù)級增長。例如，從蘋果公司的iPod Mini到尺寸更小的iPod Nano產(chǎn)品，重新設計的關鍵部件不是速度更快的處理器，而是采用閃存取代了硬盤。這些裝置的可靠性取決于存儲器的正確設計和測試。

在開發(fā)和測試存儲器件方面，工程師面臨著許多挑戰(zhàn)。要獲得更低的消費價格，就要不斷削減測試成本和時間。一直以來，設計團隊不得不為每個設計購買或租賃昂貴的高端存儲器測試設備。而PC的普及和FPGA技術的發(fā)展則催生出一種用于驗證存儲器件的新型、低成本測試設備。基于PC的混合信號平臺，諸如圖1所示的PXI（用于儀器的PCI擴展）測試系統(tǒng)，可以安裝在工程師的桌面上并提供比其它方案成本更低的、測試所必需的功能。利用這些平臺，工程師可以盡早測試其設計，并將測試貫穿到整個開發(fā)過程之中。

本文將探討存儲器測試解決方案的開發(fā)以及驗證功能和物理連接所需的測試設備功能。并分析除了滿足存儲器基本功能測試之外，如何擴展測試能力。

存儲器測試的主要目標是驗證存儲器件上的每一個存儲位都能夠可靠地儲存數(shù)據(jù)。驗證存儲器件所需的關鍵測試包括驗證物理連接、檢查存儲器的每一位并描述器件特征。采用基于PC的平臺，例如PXI，工程師可以利用標準的編程語言（例如NI LabVIEW和C/C++）開發(fā)定制、低成本測試系統(tǒng)，以滿足存儲器測試的要求。

驗證物理連接（包括存儲器地址和數(shù)據(jù)I/O線）對于確保數(shù)據(jù)被正確存儲在所期望的位置至關重要。地址線規(guī)定每一個操作的存儲位置，而雙向數(shù)據(jù)線負責將數(shù)據(jù)輸入和輸出存儲器。如果有一個物理連接發(fā)生故障，其它測試也會出錯。

存儲器的功能測試由數(shù)字測試設備執(zhí)行的一系列讀寫操作構成。每次執(zhí)行讀操作之后，測試系統(tǒng)將讀取的數(shù)據(jù)與期望值做比較。測試數(shù)據(jù)線不需要重復通過存儲器中的每個地址。例如，一個4位存儲器只需要4次寫和讀操作，以完全驗證數(shù)據(jù)線并核查粘著性（stuck-at）故障。通過選擇單一地址，初始化時存儲器各位均置為“0”，采用“進位置1”模式寫入數(shù)據(jù)，工程師就可以高效地測試數(shù)據(jù)線。圖2所示為4位存儲器件的“進位置1”模式。測試的第一步是把“1000”寫入期望的位置，然后，對該地址進行初始化讀操作。如果存儲器返回的數(shù)據(jù)與所寫入的數(shù)據(jù)相匹配，那么就表明該數(shù)據(jù)線功能正確。采用不同的測試模式，工程師可通過類似步驟驗證地址線和每一個存儲位。

圖1：應用于桌面的PXI混合信號測試系統(tǒng)。

盡管一些數(shù)字儀器可以執(zhí)行這種簡單的測試，但要測試更復雜的存儲器件則需要成百上千的讀寫操作。如果用軟件執(zhí)行比較讀入數(shù)據(jù)與每次讀操作后的期望響應，那么測試時間可能會成指數(shù)級增長。

為了將使空閑時間減到最小，先進的測試設備支持基于每個周期和每個通道的雙向通信。先進的測試儀器可以在一個時鐘周期內(nèi)從存儲器讀取并比較數(shù)據(jù)，而無需讓存儲器件停下來重新配置，或把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上進行比較。隨著基于FPGA的儀器的應用增多，除了0和1之外，新型和現(xiàn)有硬件還支持邏輯狀態(tài)的測量。為了驗證來自存儲器的數(shù)據(jù)，測試向量利用特定的狀態(tài)來定義何時數(shù)字儀器應該主動接收數(shù)據(jù)以及期望響應值是什么。例如，國家儀器公司的PXI- 6552數(shù)字波形發(fā)生器/分析儀利用能支持6個不同通道狀態(tài)的FPGA，根據(jù)測試向量中的數(shù)據(jù)重新配置儀器的行為。

圖2. “進位置1”模式。

隨著存儲器技術的發(fā)展，改變測試模式和存儲器芯片的測試方法變得日益重要。通過采用可置于桌面的基于PC的測試儀器，工程師就能夠獲得所需要的靈活性和用戶定制特性。

超越功能測試

在一項設計成功通過所有功能測試之后，工程師能夠獲得被測器件更詳細的特性。公共測試包括描述存取時間和電器規(guī)范的特征，例如電壓范圍。采用模塊化測試平臺（例如PXI）的工程師可以擴展他們的測試系統(tǒng)，以包括更多的儀器，如數(shù)字化儀、數(shù)字萬用表和RF儀器。PXI還提供內(nèi)置功能，例如為儀器間的相位一致性提供定時和同步功能，并具有構建高通道數(shù)測試系統(tǒng)的能力。

采用數(shù)字儀器，如NI 6552數(shù)字波形發(fā)生器/分析儀，工程師可執(zhí)行存儲器件全部特征的提取，而無需增加額外的測試設備。采用NI LabVIEW這樣的軟件，工程師能夠創(chuàng)建一個測試，掃描用于與存儲器件通信的電平以驗證最小工作電壓。圖3所示在LabVIEW中這種測試的結果。其中，水平軸表示被測電壓，垂直軸表示接收到的錯誤位百分比。從圖中很容易推出存儲器件的最小工作電壓為2.43V。

圖3.存儲器件最小工作電壓的特征。

如果存儲器件被嵌入較大的數(shù)字裝置之中，就需要對成品進行額外的測試。工程師通過復用進行驗證設計和數(shù)字存儲器件的相同測試設備，可以降低測試成本。因為大多數(shù)數(shù)字裝置都有相同的基本測試需求、獲取或生成用于分析的測試向量，因而工程師可重新配置硬件和用戶接口，以便在單一平臺上創(chuàng)建廣泛的虛擬儀器。

隨著開發(fā)新技術的壓力日益增大，工程師面臨優(yōu)化其測試成本和測試時間的挑戰(zhàn)?；赑C和FPGA技術的、低成本的商用測試設備，已經(jīng)幫助工程師實現(xiàn)了在桌面上執(zhí)行強大的、混合信號原型測試。利用軟件可重配置的硬件，工程師還可以在一臺基于PC的平臺上開發(fā)多種定制測試系統(tǒng)。此外，采用虛擬儀器方法，工程師可以通過軟件定義通用測量硬件的功能，因而測試系統(tǒng)就成為驗證存儲器和其它混合信號器件設計的重要策略。

責任編輯：gt