一种片上存储器在线故障诊断系统及方法与流程

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种片上存储器在线故障诊断系统及方法。

背景技术：

在汽车电动化、智能化、网联化以及共享化趋势下，汽车电子电气系统迎来了翻天覆地的变化。全新的系统架构需要更高性能和集成度的核心控制器（如soc以及mcu）来支撑。而随着车载soc以及mcu的集成度进一步提升，其内部存储器的容量也显著提升，与此同时芯片内部存储器功能失效的概率也随之提升，因此需要一种新型的片上存储器的诊断结构来实现高覆盖率的故障诊断，同时保证系统的运行时的性能以及功能不受故障诊断流程的干扰。

目前，ecc（errorcheckingandcorrecting，错误检查和纠正）内存以及内建存储器自测试技术广泛的应用于传统的车载电子系统特别是核心控制器中。随着电子系统集成度不断的提升，其内部的存储器的密度飞速提升，这就需要更加先进的安全机制来保障存储器的功能安全。于此同时，电子系统中对于核心控制器的性能要求也不断的提升，这就需要一种不以牺牲系统性能以及可用性的方法来提高核心控制器内部存储器故障诊断率的测试方法。

现有技术中，片上存储器的故障诊断有如下几种方式：

1、在系统开机或者关机的过程中对片上的存储器整体使用内建自测电路进行测试（memorybuildinself-test，mbist）。这种测试方法能够有效的而且全面的对存储器的永久性失效进行测试，但是缺点也是显而易见的。由于只在开机或者关机的时候进行测试，无法检测系统运行时产生的永久性失效，以及随机性失效。

2、通过增加额外存储空间存放数据相关的校验位，采用纠错码（errorcorrectioncode）的方式对存储器的永久性以及随机性失效进行检测以及修复。此方式能够在一定程度上弥补方案1的缺点，但由于ecc只能侦测有限的失效模式，其诊断覆盖率不能满足高功能安全等级要求的场景的要求。

3、为弥补方案2的不足，可以结合方案1在系统运行时对片上存储器进行周期性的mbist测试以提高诊断覆盖率。但由于mbist的特性，存储器在测试完成后存储器原始的数据内容会丢失。这就要求系统在测试前将存储器数据进行备份，测试后将存储器数据进行恢复。而在测试过程中中断所有该存储器使用者的工作。虽然诊断覆盖率得到了提升，但是系统的可用性以及性能将会大大下降。图1为传统核心处理器的片上存储器在线故障诊断系统结构示意图，如图1所示，传统核心处理器的片上存储器在线故障诊断系统，存储访问控制器接收系统请求，将请求转换为存储访问存储器所需要的地址，写数据，读写控制以及读数据信号；而后上述信号直接与存储器连接，从而完成对存储器数据写入以及读取的操作；在周期性对存储器进行测试时，存储访问控制器会被挂起，静态存储测试器对存储器进行测试;测试完毕存储器控制权限交回存储访问控制器。于此同时存储器之前的内容全部被破坏。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种片上存储器在线故障诊断系统及方法，增加一个存储器分组，采用冗余存储器分组序号浮动的方式将分组的内容备份到冗余分组，提高了片上存储器的故障诊断覆盖率，而且不牺牲系统的可用性和性能。

为了实现上述目的，本发明提供的片上存储器在线故障诊断系统，包括，存储访问控制器、数据备份控制器、地址解析器、交织器、静态存储器测试器，以及片内存储器，其中，

所述存储访问控制器，其将接收的系统请求转换为所需的地址信号、写数据信号、读写控制信号以及读数据信号；

所述数据备份控制器，其将需要备份的存储器分组的内容备份到冗余分组；

所述地址解析器，其将所述存储访问控制器的访问请求分发到存储器逻辑分组；

所述交织器，其将对存储器逻辑分组的访问请求映射到存储器物理分组；

所述静态存储器测试器，其对所述片内存储器进行周期性测试；

所述片内存储器，其用于数据的存储和读取。

进一步地，还包括仲裁器，其对所述存储访问控制器、数据备份控制器的访问请求进行仲裁。

进一步地，所述仲裁器，其根据功能以及故障容忍时间间隔对所述存储访问控制器和所述数据备份控制器的优先级进行动态调整。

进一步地，所述数据备份控制器，其在存储器物理分组进行测试前，将该分组的内容备份到冗余分组。

进一步地，所述数据备份控制器，其在数据备份过程中，对所述存储访问控制器的写操作进行监控。

进一步地，所述数据备份控制器，其采用冗余分组序号浮动方式，进行分组数据的备份。

进一步地，所述交织器，其将对n个存储器逻辑分组的访问请求，映射到n+1个存储器物理分组。

为了实现上述目的，本发明还提供一种片上存储器在线故障诊断方法，包括以下步骤，

对片上存储器进行分组；

将存储器分组的内容备份到冗余分组，对所述存储器分组进行测试；

测试完毕后,将所述存储器分组作为新的冗余分组对下一个存储器分组进行测试。

进一步地，所述对片上存储器进行分组，包括，

将片上存储器划分成大小相等多个独立存储器分组；按照地址低位以及高位同时交织的原则，以最高的概率将访问请求分摊到不同的分组上；

在进行分组时，选定一个分组作为冗余分组。

更进一步地，所述将存储器分组的内容备份到冗余分组，是采用冗余分组序号浮动的方式将存储器分组的内容备份到冗余分组。

本发明提供的片上存储器在线故障诊断系统及方法，具有如下的技术效果：

1）使用较少额外的存储器开销实现在线的存储器故障诊断；

2）诊断过程不会对存储器存储的内容造成破坏；

3）极大的降低了（甚至消除了）由于故障诊断而导致的正常功能的挂起时间，提高了系统可用性；

4）降低了由在线诊断所增加的存储器访问造成的存储器老化效应；

5）为核心控制器内部的存储器提供极高的故障诊断率和高覆盖率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为传统核心处理器的片上存储器在线故障诊断系统结构示意图；

图2为根据本发明的片上存储器在线故障诊断系统实施例一结构示意图；

图3为根据本发明的片上存储器在线故障诊断系统实施例二结构示意图；

图4为根据本发明的片上存储器在线故障诊断方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的片上存储器在线故障诊断系统及方法，用于高功能安全需求的核心控制器中，本发明实施例中，所述的核心控制器，包括但不限于：soc(systemonchip系统级芯片)、mcu（microcontrollerunit微控制单元）等微处理控制芯片。

图2为根据本发明的片上存储器在线故障诊断系统实施例一结构示意图，如图2所示，本发明的本发明的片上存储器在线故障诊断系统，包括，存储访问控制器101、数据备份控制器102、地址解析器103、交织器104、仲裁器105、静态存储器测试器106，以及片内存储器107，其中，

存储访问控制器101，其分别与数据备份控制器102、地址解析器103相连接，将接收的系统请求转换为所需的地址信号、写数据信号、读写控制信号以及读数据信号。

数据备份控制器102，其将片内存储器107中需要备份的存储器分组的内容备份到冗余分组，并对存储访问控制器101的写操作进行监控。

本发明实施例中，数据备份控制器102在某一个存储器物理分组进行测试前，将该分组的内容需要备份到冗余分组。本发明采用了冗余存储器分组序号浮动的方式。第一次冗余分组序号为n，用n备份分组0，备份完成后分组n替换分组0；分组0测试完毕后作为冗余分组，而后用分组0备份分组1；而后循环往复。由于采用了浮动的冗余分组，由数据备份而引入的对于各个存储器分组的访问得以均衡，从而达到存储器均衡老化的目的。

本发明实施例中，数据备份控制器102在数据备份的过程当中，备份对象的内容有可能被主机更改。数据备份控制器102需要监控存储访问控制器的写操作，如果已经备份的地址段发生数据更新，则需同时将冗余分组对应地址的内容同时更新。

地址解析器103，其接收存储访问控制器101的地址信号、写数据信号和读写控制信号等访问请求，并将其通过仲裁器105分发到n个存储器的逻辑分组中。

交织器104，其将对存储器逻辑分组的访问映射到存储器物理分组。

本发明实施例中，由于在不同的时刻各个存储器分组有可能被分配到了不同的逻辑分组，交织器根据当前的情况将对于n个存储器逻辑分组的访问映射到n+1个存储器物理分组。

静态存储器测试器106，其对片内存储器107进行周期性测试。

片内存储器107，其接收存储访问控制器101以及数据备份控制器102的访问请求，对数据进行存储和读取。

图3为根据本发明的片上存储器在线故障诊断系统实施例二结构示意图，如图3所示，本发明的片上存储器在线故障诊断系统，还包括仲裁器105，其对存储访问控制器101、数据备份控制器102的访问请求进行仲裁，并对存储访问控制器101、数据备份控制器102的优先级进行动态调整。

本发明实施例中，在存储访问控制器101以及数据备份控制器102同时需要访问一个存储器分组的情况下，对存储访问控制器101和数据备份控制器102的访问进行仲裁；存储访问控制器101可以根据功能以及故障容忍时间间隔（ftti）对存储访问控制器101和数据备份控制器102的优先级进行动态调整。

图4为根据本发明的片上存储器在线故障诊断方法流程图，下面将参考图4，对本发明的片上存储器在线故障诊断方法进行详细描述。

首先，在步骤401，对片上存储器进行分组，在存储器分组增加一个在测试的过程中保存存储器原来数据的存储器冗余分组。

本发明实施例中，片内存储器107接受系统的指令，对片上存储器进行如下分组：

将存储器划分成大小相等n个独立分组，每一个分组可以使用传统的mbist算法进行快速的全覆盖率测试；分组按照地址低位以及高位同时交织的原则，以最高的概率将核心控制器的访问分摊到不同的分组上。如，将一个1mb的内存分成16个分组每一个分组大小为64kb，如主机访问的数据位宽为32-bit则访问地址addr[19:0]中{addr[19:18]，addr[3:2]}等于0，1，2，…，15的访问会被相应的分发到分组0，1，2，…，15中；在进行分组时，新增一个分组n，用以在测试的过程中保存存储器原来的数据。

在步骤402，将存储器分组的内容备份到冗余分组，对存储器分组进行测试。

本发明实施例中，数据备份控制器102在某一个存储器物理分组进行测试前，将该分组的内容需要备份到冗余分组。本发明采用了冗余存储器分组序号浮动的方式。第一次冗余分组序号为n，用n备份分组0，备份完成后分组n替换分组0；分组0测试完毕后作为冗余分组，而后用分组0备份分组1；而后循环往复。由于采用了浮动的冗余分组，由数据备份而引入的对于各个存储器分组的访问得以均衡，从而达到存储器均衡老化的目的。

本发明实施例中，数据备份控制器102需要监控存储访问控制器的写操作，如果已经备份的地址段发生数据更新，则需同时将冗余分组对应地址的内容同时更新。

本发明实施例中，由于在不同的时刻各个存储器分组有可能被分配到了不同的逻辑分组，交织器104根据当前的情况将对于n个存储器逻辑分组的访问映射到n+1个存储器物理分组。

本发明实施例中，仲裁器105需要对存储访问控制器101、数据备份控制器102的访问请求进行仲裁，并对存储访问控制器101、数据备份控制器102的优先级进行动态调整。

本发明实施例中，静态存储器测试器106周期性对片内存储器107的所有分组进行测试。比如，对分组0测试，进行第一次冗余分组的序号为n，则用分组n备份分组0的内容，备份完成后分组n替换分组0；分组0测试完毕后，分组0则作为冗余分组，而后用分组0备份分组1；而后循环往复。

本发明的片上存储器在线故障诊断系统及方法，新增一个存储器分组n用以在测试的过程中保存存储器原来的数据，而且在存储器物理分组进行测试前，采用冗余存储器分组的序号浮动的方式将分组的内容需要备份到冗余分组，对系统正常功能访问存储器不产生干扰，也不破坏性的存储器原始存储内容。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。