一种用于eMMC芯片存储参数测试的方法及系统与流程

文档序号:14912912发布日期:2018-07-10 23:54

本发明涉及一种存储芯片测试方法,特别是涉及一种用于eMMC芯片存储参数测试的方法及系统。



背景技术:

eMMC芯片(Embedded Multi Media Card,嵌入式多媒体卡)由NAND Flash、控制器和标准封装接口组成,其中,NAND Flash提供了存储空间;控制器实现了对Flash块的读写控制和管理,包括ECC除错机制(Error Correcting Code)、区块管理(Block Management)、平均抹写储存区块技术(Wear Leveling)、指令管理管理(Command Management)、低功耗管理等;标准封装接口实现了对多品牌NAND Flash的不同读写指令,在用户接口上的统一,使用户可以专注于应用开发,而不必考虑Flash品牌和工艺的差异性。eMMC芯片采用BGA(Ball Grid Array Package,球栅阵列封装)技术封装,以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,可以增加eMMC芯片的集成度。

eMMC芯片实质也是对NAND FLASH的操作,NAND FLASH芯片因为自身的原理特性限制,随着擦除写入次数的增加将不断产生新的坏块,持续的增加的坏块数量将导致数据损坏丢失,极大的影响了存储数据的可靠性和安全性。虽然eMMC芯片的控制器中的主控驱动通过平衡擦除等优化算法延长了eMMC芯片使用寿命,但是随着擦写次数的增加,坏块的不断产生,eMMC芯片的存储容量和读写速度均会不断下降,特别是当前NAND FLASH的制造厂商为了追求利润,使用成本低廉、可擦写次数低的TLC,甚至QLC,使NAND FLASH的使用寿命堪忧,因此,eMMC芯片在使用一段时间后,大多会存在寿命提前到期的问题。另外,eMMC芯片因为采用BGA封装导致更换困难且麻烦,因此一般eMMC芯片损坏后,其嵌入的电子设备一般报废了。

由于eMMC芯片较传统的存储介质有极大的操作便利性,它己然成为了业内数码产品、便携式数据存储和记录设备的首选。eMMC芯片应用于手机、电视等数码产品时,由于这些产品在使用过程中对于eMMC芯片来说,读取操作的频率远比写入操作的高,故而eMMC芯片的使用寿命很长,加之数码产品更新换代很快,基本达不到eMMC芯片的使用极限寿命;但若将eMMC芯片用于便携式数据存储和记录设备,尤其用于实时记录大量数据的记录仪时,写入操作的频率非常的高,且这类产品对数据的完整可靠性要求非常高,而且一套设备使用年限很长,并不会频繁更新换代,eMMC芯片因为BGA封装的特性导致更换困难且麻烦,因而设备厂家在设计产品和测试产品时,必须对选择的eMMC芯片进行性能、读写寿命测试。

目前,对eMMC芯片进行性能和寿命指标的评估多是芯片生产厂家提供的数据手册,相关的测试验证手段只有芯片厂家自身知道;也有资深数码公司或者玩家通过一些极限测试软件对于PC平台的SSD(主控芯片+多片NAND FLASH)进行寿命测试,但因为平台系统等不同,还不适合用于eMMC芯片的评估。因此,对于需要实时大容量数据存储的仪器设备和数据记录设备的生产厂家来说,在将eMMC芯片作为存储模块时,eMMC芯片会面对高频率擦写操作,厂家需要一种快速、便捷的方法对eMMC芯片进行性能和寿命指标评估。



技术实现要素:

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题,特别创新地提出了一种用于eMMC芯片存储参数测试的方法及系统。

为了实现本发明的上述目的,根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种用于eMMC芯片存储参数测试的方法,包括:

S1,上位机设定写入eMMC芯片的写入文件的大小和内容,发送写入文件和指令至下位机,所述指令包括写入指令;

S2,下位机执行写入指令内容,连续向eMMC芯片写入写入文件;

下位机记录写入次数,计算和上传已写入eMMC芯片的数据量、写入速度和eMMC芯片剩余可用容量至上位机;

S3,上位机根据已写入eMMC芯片的数据量和eMMC芯片剩余可用容量,判断eMMC芯片是否写满,若eMMC芯片未写满,返回步骤S2;若eMMC芯片已写满,进行eMMC芯片寿命性能判断方法为:

若eMMC芯片剩余可用容量大于等于单次检测存入数据量,且已写入eMMC芯片的数据量大于等于厂家预估总容量,则该eMMC芯片寿命符合要求,若eMMC芯片剩余可用容量小于单次检测存入数据量,则认为该eMMC芯片寿命不符合要求,结束测试;

其中,所述eMMC芯片剩余可用容量为随着反复擦写不断产生坏块后,eMMC芯片可正常写入的容量,下位机在每次写入时获取;

所述已写入eMMC芯片的数据量等于写入文件的数据量与写入次数的乘积;

所述单次检测存入数据量为设备使用过程中每次测试后存入eMMC芯片的数据量;

所述厂家预估总容量为设备在使用年限内写入eMMC芯片的总数据量。

本方法提出对于将eMMC芯片运用在实时数据存储记录仪之类产品的时候,设备厂家可以通过该方法快速、便捷地提前对eMMC芯片的存储性能和使用寿命进行检测评估,可作为产品可靠性测试的工具,用以保证产品使用的可靠性和长久的使用寿命。该方法结合设备的实际应用场景对eMMC芯片寿命进行测试,可以评估不同容量eMMC芯片的读写速度和使用寿命,具有通用性。

在本发明的另一种优选实施方式中,所述步骤S3的方法替换为:

上位机根据已写入eMMC芯片的数据量和eMMC芯片剩余可用容量,判断已写入eMMC芯片的数据量是否达到厂家预估总容量,

若已写入eMMC芯片的数据量达到厂家预估总容量,且eMMC芯片剩余可用容量大于等于单次检测存入数据量,则该eMMC芯片寿命符合要求,否则认为该eMMC芯片寿命不符合要求;结束测试;

若已写入eMMC芯片数据量未达到厂家预估总容量,返回步骤S2。

当已写入eMMC芯片数据量达到厂家预估总容量时,就可进行寿命性能判断,无需等到写满eMMC芯片,加快检测速度。

在本发明的再一种优选实施方式中,在所述步骤S3中,判断eMMC芯片是否写满方法为:

若eMMC芯片剩余可用容量小于写入文件的数据量,则认为eMMC芯片已写满,若eMMC芯片剩余可用容量大于等于写入文件的数据量,认为eMMC芯片未写满。

该方法判断eMMC芯片是否写满简单,以写入文件的数据量作为判断标准,与实际应用场景结合,可靠程度高。

在本发明的再一种优选实施方式中,在所述步骤S3中,还包括eMMC芯片极限寿命评估步骤,所述eMMC芯片极限寿命为:

eMMC芯片极限寿命=(已写入eMMC芯片的数据量/单次检测存入数据量)×设备存储周期t2;

所述设备存储周期t2为设备使用过程中检测周期。

提供了eMMC芯片极限寿命预估计算方法,简单易行。

在本发明的再一种优选实施方式中,所述指令还包括读取指令,在下位机执行所述读取指令内容时,读取eMMC芯片中的已写入的数据,计算读取速度,并上传eMMC芯片中的已写入的数据和读取速度至上位机;

上位机将eMMC芯片中的已写入的数据与写入文件进行对比,若一致,则eMMC芯片中的已写入的数据正确,若不一致,则eMMC芯片中的已写入的数据错误。

获取eMMC芯片的读取速度,判断写入eMMC芯片中的数据的正确性,掌握eMMC芯片多方面的性能参数,便于评估该eMMC芯片的整体性能。

在本发明的再一种优选实施方式中,所述写入文件的数据量大于单次检测存入数据量。

便于进行eMMC芯片是否写满的判断,每次写入eMMC芯片的数据量较多,增加eMMC芯片内部的写入检测区域,使eMMC芯片性能检测覆盖存储区域更广。

在本发明的再一种优选实施方式中,所述写入文件的数据量小于或等于单次检测存入数据量。

使eMMC芯片在测试中的擦写次数不小于设备使用年限内eMMC芯片的擦写次数,侧重考察擦写次数对eMMC芯片存储性能的影响,使测试贴近真实使用情况。

在本发明的再一种优选实施方式中,在所述步骤S2中,以时间间隔t1在eMMC芯片中写入文件,所述时间间隔t1通过上位机设定。

模拟设备实际使用过程中为间隔检测并存入数据至eMMC芯片中,使测试结果更准确。

根据本发明的第二个方面,提供了一种eMMC芯片参数测试系统,其特征在于,包括上位机和下位机;

所述上位机包括上位机处理器、显示器、输入装置以及上位机网络接口和/或上位机USB接口;

所述显示器输入端与上位机处理器显示输出端连接,输入装置输出端与上位机处理器控制输入端连接,上位机网络接口第一端与上位机处理器网络输入端连接,上位机USB接口第一端与上位机处理器USB输入端连接;

和/或所述下位机包括下位机处理器、eMMC芯片模块、以及网络接口模块和/或USB接口模块;

所述网络接口模块包括下位机网络接口,下位机网络接口第一端与下位机处理器网络输入端连接,下位机网络接口第二端与上位机网络接口第二端连接;

所述USB接口模块包括下位机USB接口,下位机USB接口第一端与下位机处理器USB输入端连接,下位机USB接口第二端与上位机USB接口第二端;

所述eMMC芯片模块包括eMMC芯片,以及用于装载eMMC芯片的底座;所述底座上具有与eMMC芯片各管脚接触连接的触点,底座各管脚分别与下位机处理器的eMMC芯片测试端连接;

所述上位机和下位机按照权利要求1-8中任一所述方法进行eMMC芯片存储参数测试。

对于将eMMC芯片运用在实时大量数据存储记录仪之类产品的时候,设备厂家可以通过本系统快速、便捷地提前对eMMC芯片的性能和使用寿命进行检测评估,可作为产品可靠性测试的工具,用以保证产品使用的可靠性和长久的使用寿命。该系统结合设备的实际应用场景对eMMC芯片寿命进行测试,可以评估不同容量eMMC芯片的读写速度和使用寿命,具有通用性。上位机和下位机通过网口或USB接口进行数据传输和通信,高速、安全,上位机可远程操控下位机,不受地理限制。通过显示装置可实现eMMC芯片读取速度、写入速度、寿命等测试结果的可视化,通过输入装置,可设置写入文件大小、内容、以及其它参数,还可以输入测试人员的控制命令。提高人机交互性。

在本发明的再一种优选实施方式中,所述下位机还包括电源模块或按键控制模块,

所述电源模块输出端与下位机处理器电源输入端连接;所述按键控制模块输出端与下位机处理器按键输入端连接。

为下位机提供电源,以及通过按键控制模块可实现对下位机的开机、复位、功能切换等操作。

附图说明

图1是本发明用于eMMC芯片参数测试的方法的一具体实施方式中的流程示意图;

图2是本发明eMMC芯片参数测试系统的一具体实施方式中下位机的硬件框图;

图3是本发明eMMC芯片参数测试系统的一具体实施方式中上位机的功能模块图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1所示为本发明一种用于eMMC芯片参数测试的方法的一种实施方式中的流程图,在本实施方式中,该方法包括:

S1,上位机设定写入eMMC芯片的写入文件的大小和内容,发送写入文件和指令至下位机,指令包括写入指令;

S2,下位机执行写入指令内容,连续向eMMC芯片写入写入文件;

下位机记录写入次数,计算和上传已写入eMMC芯片的数据量、写入速度和eMMC芯片剩余可用容量至上位机;

S3,上位机根据已写入eMMC芯片数据量和eMMC芯片剩余可用容量,判断eMMC芯片是否写满,若eMMC芯片未写满,返回步骤S2;若eMMC芯片已写满,进行eMMC芯片寿命性能判断方法为:

若eMMC芯片剩余可用容量大于等于单次检测存入数据量,且已写入eMMC芯片的数据量大于等于厂家预估总容量,则该eMMC芯片寿命符合要求,若eMMC芯片剩余可用容量小于单次检测存入数据量,则认为该eMMC芯片寿命不符合要求,结束测试;

其中,eMMC芯片剩余可用容量为随着反复擦写不断产生坏块后,eMMC芯片可正常写入的容量,下位机在每次写入时获取;

已写入eMMC芯片的数据量等于写入文件的数据量与写入次数的乘积;

单次检测存入数据量为设备使用过程中每次测试后存入eMMC芯片的数据量;厂家预估总容量为设备在使用年限内写入eMMC芯片的总数据量。

在本实施方式中,通过下位机实现对eMMC芯片的硬件连接以及测试,上位机主要是控制下位机进行相应的测试操作,两者之间通过网络(如TCP/IP协议)或者USB连接和数据传输。写入文件的形式或大小可选用与设备实际使用过程中的检测数据对应的文件形式和大小,如EXCEL文件或者TXT文件,优选的,可利用设备实际使用中的单次或多次测试数据文件作为写入文件。指令包括写入指令、读取指令。单次检测存入数据量可为设备使用过程中多次测试后存入eMMC芯片的数据量的平均值或者最大值。厂家预估总容量可大于设备在使用年限内写入eMMC芯片的总数据量。

在本实施方式中,写入速度为下位机每间隔一段时间,获取写入数据的数据量,求取平均值,获得写入速度。如下位机记录每次将写入文件写入eMMC芯片耗费时间,求取写入文件的数据量与耗费时间的比值,即获得了写入速度。下位机每次写入eMMC芯片时,需要将eMMC芯片中的Nand Flash内存储的数据擦除干净,并获得eMMC芯片剩余可用容量,在擦除过程中,Nand Flash内部会产生坏块,因此,随着擦除次数越来越多,坏块数量将会越来越多,eMMC芯片剩余可用容量(即Nand Flash内部可正常写入的容量)将越来越小,因此当eMMC芯片剩余可用容量小于写入文件数据量时,认为该eMMC芯片已写满。单次检测存入数据量作为了判断eMMC芯片寿命是否合格的阈值,与实际使用情况结合,增加该方法的可靠性。获得eMMC芯片剩余可用容量的方法为通过调用eMMC芯片通用读取剩余可用容量函数获得。

在本发明的一种优选实施方式中,步骤S3的方法替换为:

上位机根据已写入eMMC芯片的数据量和eMMC芯片剩余可用容量,判断已写入eMMC芯片数据量是否达到厂家预估总容量,

若已写入eMMC芯片的数据量达到厂家预估总容量,且eMMC芯片剩余可用容量大于等于单次检测存入数据量,则该eMMC芯片寿命符合要求,否则认为该eMMC芯片寿命不符合要求;结束测试;

若已写入eMMC芯片数据量未达到厂家预估总容量,返回步骤S2。

在本实施方式中,无需等到eMMC芯片写满,只要上位机检测到已写入eMMC芯片数据量达到厂家预估总容量时,就可进行寿命性能判断。上位机包含一个比较器、第一存储器和第二存储器,第一存储器中存储厂家预估总容量,可在测试开始前存入,存储器输出端与比较器第一输入端连接,第二存储器中存储有最新的下位机反馈的已写入eMMC芯片的数据量,第二存储器输出端与比较器第二输入端连接,上位机根据比较器输出端的输出结果进行判断已写入eMMC芯片数据量是否已达到厂家预估总容量,当比较器输出高电平认为已写入eMMC芯片数据量未达到厂家预估总容量,当比较器输出低电平认为已写入eMMC芯片数据量已达到厂家预估总容量。单次检测存入数据量作为了判断eMMC芯片寿命是否合格的阈值,与实际使用情况结合,增加该方法的可靠性。由于随着eMMC芯片擦写次数的增多,eMMC芯片剩余可用容量越来越小,当已写入eMMC芯片的数据量达到厂家预估总容量,eMMC芯片剩余可用容量小于单次检测存入数据量,eMMC芯片可用余量不足,风险较大,认为eMMC芯片寿命不合格。

在本发明的一种优选实施方式中,在步骤S3中,判断eMMC芯片是否写满方法为:

若eMMC芯片剩余可用容量小于写入文件的数据量,则认为eMMC芯片已写满,若eMMC芯片剩余可用容量大于等于写入文件的数据量,认为eMMC芯片未写满。

在本实施方式中,eMMC芯片写满表示在新写入时,擦除eMMC芯片中的Nand Flash存储内容后,下位机获取Nand Flash内部可正常写入的容量已小于写入文件的数据量,无法再完全写入写入文件,则认为已写满,反之,认为未写满。

在本发明的一种优选实施方式中,在步骤S3中,还包括eMMC芯片极限寿命评估步骤,eMMC芯片极限寿命为:

eMMC芯片极限寿命=(已写入eMMC芯片的数据量/单次检测存入数据量)×设备存储周期t2;

设备存储周期t2为设备使用过程中检测周期。

在本实施方式中,eMMC芯片极限寿命是该eMMC芯片嵌入记录仪等设备后,在无其他外界干扰下,只是eMMC芯片自身性能决定的设备的使用寿命。

在本发明的一种优选实施方式中,指令还包括读取指令,在下位机执行所述读取指令内容时,读取eMMC芯片中的已写入的数据,计算读取速度,并上传eMMC芯片中的已写入的数据和读取速度至上位机;

上位机将eMMC芯片中的已写入的数据与写入文件进行对比,若一致,则eMMC芯片中的已写入的数据正确,若不一致,则eMMC芯片中的已写入的数据错误。

在本实施方式中,读取速度为下位机记录从eMMC芯片中取出已写入的数据的读取耗时,计算eMMC芯片中的已写入的数据的数据量,并将eMMC芯片中的已写入的数据的数据量与读取耗时的比值作为读取速度。上位机将eMMC芯片中的已写入的数据与写入文件进行逐字节对比,若每一个字节均一致,则认为eMMC芯片中的已写入的数据正确,若不一致,则eMMC芯片中的已写入的数据错误。

在本发明的一种优选实施方式中,写入文件的数据量大于单次检测存入数据量。

在本实施方式中,写入文件的大小可为多次检测存入数据量的多个组合。

在本发明的一种优选实施方式中,写入文件的数据量小于单次检测存入数据量。

在本实施方式中,写入文件的大小可为多次检测存入数据量的平均值,或者最小值。

在本发明的一种优选实施方式中,在步骤S2中,以时间间隔t1在eMMC芯片中写入文件,时间间隔t1通过上位机设定。

在本实施方式中,时间间隔t1应小于等于设备存储周期t2。时间间隔t1可至少包含下位机写入写入文件耗时,下位机记录写入次数、计算已写入eMMC芯片的数据量、获得eMMC芯片剩余可用容量的处理耗时,以及上位机进行eMMC芯片寿命性能判断耗时。

在本发明一种eMMC芯片存储参数测试系统的一种实施方式中,系统包括上位机和下位机;

上位机包括上位机处理器、显示器、输入装置以及上位机网络接口和/或上位机USB接口;

显示器输入端与上位机处理器显示输出端连接,输入装置输出端与上位机处理器控制输入端连接,上位机网络接口第一端与上位机处理器网络输入端连接,上位机USB接口第一端与上位机处理器USB输入端连接;

和/或下位机包括下位机处理器、eMMC芯片模块、以及网络接口模块和/或USB接口模块;

网络接口模块包括下位机网络接口,下位机网络接口第一端与下位机处理器网络输入端连接,下位机网络接口第二端与上位机网络接口第二端连接;

USB接口模块包括下位机USB接口,下位机USB接口第一端与下位机处理器USB输入端连接,下位机USB接口第二端与上位机USB接口第二端;

eMMC芯片模块包括eMMC芯片,以及用于装载eMMC芯片的底座;底座上具有与eMMC芯片各管脚接触连接的触点,底座各管脚分别与下位机处理器的eMMC芯片测试端连接;

上位机和下位机按照上述任一方法进行eMMC芯片存储参数测试。

图2所示为本实施方式中下位机的硬件框图,图3所示为本实施方式中上位机的功能框图。

在本实施方式中,上位机可选用工控机或者PC电脑,上位机处理器可为电脑PC主板。上位机实现的主要功能有:获取并显示与下位机的连接状态;待写入eMMC芯片的数据,即写入文件,的大小、内容、写入时间间隔t1设定;对下位机传输给上位机数据内容进行实时显示,如eMMC芯片的可用容量显示,已写入eMMC芯片数据量显示,读取速度显示,以及写入速度显示等;待测试的寿命容量设定;写入或读取进程的控制,包括开始、暂停和停止,读取和写入操作可以单独测试也可组合测试;以及当前任务状态的显示。显示装置可以为LED显示屏或电脑显示器,输入装置可为触摸屏或者键盘。

在本实施方式中,下位机处理器可选用MCU,包括主控器和RAM等,负责对整个下位机进行控制、运算以及eMMC芯片的读写操作;eMMC芯片模块,包括主板与eMMC芯片连接的底座和eMMC芯片,实现不同容量eMMC芯片的更换与连接。通过USB线缆或者网线实现上位机和下位机的USB连接通信或者网络通信,网络通信可选用TCP/IP协议。

在本发明的一种优选实施方式中,下位机还包括电源模块或按键控制模块,

电源模块输出端与下位机处理器电源输入端连接;按键控制模块输出端与下位机处理器按键输入端连接。

在本实施方式中,电源模块可选用开关电源模块,为整个电路提供电源;通过按键控制模块,实现对下位机系统的开机、复位、功能切换等操作。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

再多了解一些
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