CN111028881B - 一种Open Block测试装置、方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种Open Block测试装置、方法及系统，包括测试主机和至少一个测试板卡；测试板卡上设置有测试控制器、Nand Flash芯片、温控部件；所述Nand Flash芯片、温控部件分别与测试控制器电连接；测试控制器与测试主机通信。通过测试主机控制测试控制器对Nand Flash芯片进行读写，写入时，对Block的部分page进行读写，使Block处于Open状态，即Open Block。间隔一定时间再进行读取，计算Block的每个page的BER，最后分析出BER随时间的变化。提供Block在不同温度Open状态下BER随时间的变化趋势及规律，为Nand Flash控制器的实现及优化提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及Nand Flash芯片测试领域，具体涉及Nand Flash芯片的Open Block测试装置、方法及系统。
背景技术
Nand Flash具有容量大，读写速度快，价格相对低廉等优点，在一些嵌入式产品、U盘、特别是SSD中得到大量应用。但是Nand Flash由于自身原理、制作工艺等存在一些固有的特性，如位反转、读干扰、写干扰等，所以写入Nand Flash的数据，再读出来时会和写入的数据有一定差异，即BER(Bi t Error Rate，误码率)。BER在一定范围之内是可以接受的，实际使用中Nand控制程序会有一套完整的纠错校验机制，但是如果BER太高，超出了纠错模块的纠错能力，则保存的数据很有可能会失效，造成数据丢失。另外，在实际使用中一些使用场景会加速Nand一些特性的表现，造成BER升高，比如open block，block在open状态下在很短的时间内可能BER就会升到很高，以至于校验失败，所以为了数据的安全，很有必要对open block状态下BER的变化情况及规律进行测试。
目前，在Nand Flash应用中，对open block的测试比较少；为了避免open block的出现，大部分厂商会一次性写满一个block，当数据不足时会填充dummy data，但是这种使用不是很灵活，有时候会造成存储空间的浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种Open Block测试装置、方法及系统，提供Block在Open状态下BER随时间的变化趋势及规律。
本发明的技术方案是：一种Open Block测试装置，包括测试主机和至少一个测试板卡；
测试板卡上设置有测试控制器、Nand Flash芯片、温控部件；所述Nand Flash芯片、温控部件分别与测试控制器电连接；
测试控制器与测试主机通信。
进一步地，所述温控部件包括温度控制器、测温探头、加热片、风扇和外壳，所述测温探头、加热片、风扇设置在外壳内，外壳扣合在Nand Flash芯片处；
测温探头、加热片、风扇分别与温度控制器电连接；温度控制器与测试控制器电连接。
进一步地，Nand Flash芯片通过插接座插接在测试板卡上。
进一步地，测试板卡上还设置有网口，测试控制器通过网线与测试主机通信。
本发明的技术方案还包括一种Open Block测试方法，包括以下步骤：
S0，测试主机控制测试控制器通过温控部件调节Nand Flash芯片所处环境温度，并等待温度稳定；
S1，测试主机控制测试控制器对Nand Flash芯片的测试Block进行部分写入数据；
S2，测试主机定时控制测试控制器对测试Block进行读取数据；
S3，测试控制器根据读取数据计算测试Block每个page的BER数据，并将所计算的BER数据和对应Block信息返回测试主机；
S4，测试主机根据返回BER数据、对应Block信息分析并显示测试结果。
进一步地，测试主机端具体执行以下步骤：
S101，与测试控制器建立连接；
S102，生成Random数据并下发至测试控制器；
S103，下发温控命令至测试控制器；
S104，接收测试控制器返回的温度稳定信号；
S105，设置在该温度下的最大测试时间；
S106，下发待测样本Block编号至测试控制器；
S107，下发开始测试命令至测试控制器；
S108，定时下发获取BER命令至测试控制器直到最大测试时间；
S109，接收测试控制器返回的BER数据、BER数据与page的对应关系以及对应Block写入数据量；
S110，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量、此次测试的温度保存；
S111，待所有测试完成后，对所保存数据进行分析并显示测试结果；
S112，根据测试结果结合后续使用的Nand控制器的BER最大纠错能力找出对应测试Block的Open时间。
进一步地，测试控制器端具体执行以下步骤：
S201，接收Random数据并保存；
S202，接收温控命令；
S203，控制温度部件调节Nand Flash芯片所处环境的温度至所需测试的温度；
S204，待测温探头检测到温度稳定后，将温度稳定信号发送至测试主机；
S205，接收待测样本Block编号并保存；
S206，接收到测试命令后，对测试Block的部分page写入Random数据，使测试Block处于Open状态，且记录所写入数据信息；
S207，接收到获取BER命令后，读取测试Block中的所有page的数据；
S208，将读取的所有page的数据与原始写入对应page的数据进行比较，计算出每个page的BER数据；
S209，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量发送至测试主机。
本发明的技术方案还包括一种Open Block测试系统，
测试主机端包括：
连接模块，与测试控制器建立连接；
Random数据生成模块，生成Random数据并下发至测试控制器；
温控命令下发模块，下发温控命令至测试控制器；
温度稳定信号接收模块，接收测试控制器返回的温度稳定信号；
测试时间设置模块，设置在该温度下的最大测试时间；
样本编号下发模块，下发待测样本Block编号至测试控制器；
测试命令下发模块，下发开始测试命令至测试控制器；
获取BER命令下发模块，定时下发获取BER命令至测试控制器直到最大测试时间；
接收数据模块，接收测试控制器返回的BER数据、BER数据与page的对应关系以及对应Block写入数据量；
数据保存模块，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量、对应测试温度保存；
结果分析显示模块，待所有测试完成后，对所保存数据进行分析并显示测试结果；
Open时间查找模块，根据测试结果结合后续使用的Nand控制器的BER最大纠错能力找出对应测试Block的Open时间。
进一步地，测试控制器端包括：
Random数据接收模块，接收Random数据并保存；
温控命令接收模块，接收温控命令；
温度调节控制模块，控制温度部件调节Nand Flash芯片所处环境温度至所需测试的温度；
温度稳定信号发送模块，待测温探头检测到温度稳定后，将温度稳定信号发送至测试主机；
样本编号接收模块，接收待测样本Block编号并保存；
数据写入模块，接收到测试命令后，对测试Block的部分page写入Random数据，使测试Block处于Open状态，且记录所写入数据信息；
数据读取模块，接收到获取BER命令后，读取测试Block中的所有page的数据；
BER计算模块，将读取的所有page的数据与原始写入对应page的数据进行比较，计算出每个page的BER数据；
数据发送模块，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量发送至测试主机。
本发明提供的Open Block测试装置、方法及系统，提供Block在Open状态下BER随时间的变化趋势及规律，为Nand Flash控制器的实现及优化提供参考；并且测试过程完全由程序控制，人力投入很小；并可具有自动调温系统，可在不同的温度下进行测试，测试Nand Flash芯片在不同温度下的性能变化；Nand Flash芯片的固定采用接插座的方式，方便不同批次及不同厂家Nand Flash芯片的更换测试。
附图说明
图1是实施例一结构示意图。
图2是实施例二方法流程示意图。
图3是实施例二测试主机端方法流程示意图。
图4是实施例二测试控制器端方法流程示意图。
图5是一具体实施方式测试主机端方法流程示意图。
图6是一具体实施方式测试控制端方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
本发明提供的Open Block测试方法，通过测试主机控制测试控制器对Nand Flash芯片进行读写，写入时，对Block(闪存芯片中存储数据的模块，闪存芯片擦除操作的基本单位)的部分page(闪存中读和写的最小单元)进行读写，使Block处于Open状态，即OpenBlock(只写入部分Page数据，未完全写入数据的Block)。间隔一定时间再进行读取，计算Block的每个page的BER，最后分析出BER随时间的变化。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的一种Open Block测试装置，包括测试主机1和至少一个测试板卡3，需要说明的是，为了增加测试样本数量及测试效率，测试主机1可以同时连接多个测试板卡3同时测试。
测试板卡3上设置有测试控制器4和Nand Flash芯片7，Nand Flash芯片7与测试控制器3电连接。Nand Flash芯片7通过插接座socket插接在测试板卡3上，方便Nand Flash芯片7更换。
测试板卡3上还设置有网口，测试控制器4通过网线与测试主机1通信，网络上设置有交换机2，实现测试主机1与多个测试板卡3的连接。
本实施例测试板卡上还设置有温控部件，温控部件包括温度控制器5、测温探头、加热片、风扇和外壳6，测温探头、加热片、风扇设置在外壳6内，外壳6扣合在Nand Flash芯片7处；测温探头、加热片、风扇分别与温度控制器5电连接；温度控制器5与测试控制器4电连接。通过温控部件可设置Nand Flash芯片7所处环境的温度，测试不同温度下Block在Open状态下BER随时间的变化，找到不同温度下Block的Open时间。
另外，需要说明的是，本实施例的测试控制器4可以是MCU，且MCU连接有DDR，以保存相关数据。测试控制器4可通过485总线与温度控制器5电连接。
实施例二
本实施例提供的一种Open Block测试方法，可由实施例一所述装置实现，测试主机运行Host端程序，给测试板卡通电并与测试控制器通信，控制整个测试流程，完成运行Log的记录，测试数据的生成、下发，操作结果的记录以及对采集到的BER数据进行分析等。测试控制器执行测试主机命令，对Nand Flash芯片进行相关操作。测试最终可实现绘制不同温度下Block在Open状态下BER随时间的变化关系，并找到不同温度下Block的Open时间。
如图2所示，本方法执行以下步骤实现Block Open时间的确定：
S0，测试主机控制测试控制器通过温控部件调节Nand Flash芯片所处环境温度，并等待温度稳定；
S1，测试主机控制测试控制器对Nand Flash芯片的测试Block进行部分写入数据；
S2，测试主机定时控制测试控制器对测试Block进行读取数据；
S3，测试控制器根据读取数据计算测试Block每个page的BER数据，并将所计算的BER数据和对应Block信息返回测试主机；
S4，测试主机根据返回BER数据、对应Block信息分析并显示测试结果。
如图3所示，本实施例中，测试主机端具体执行以下步骤实现测试：
S101，与测试控制器建立连接；
测试主机给测试板卡通电，且通过网线与测试控制器连接，两端通过交互协议握手确认之后，测试主机与测试板卡建立socket连接。
S102，生成Random数据并下发至测试控制器；
生成的Random数据作为原始数据。
S103，下发温控命令至测试控制器；
需要说明的是，可预先设置多个需测试温度值，每次下发一个温度值指令，执行一次后续步骤，测试该温度值下的BER情况，循环测试最终将所有待测温度测试完。
S104，接收测试控制器返回的温度稳定信号；
测试控制器接收到温控命令后，会控制温控部件将Nand Flash芯片所处环境设置到该命令中所需测试温度，待温度稳定后，将温度信号返回测试主机，测试主机在温度稳定后再下发开始测试命令，可提高测试准确度。
S105，设置在该温度下的最大测试时间；
设置最大测试时间，可限制测试中读取测试Block的次数。
S106，下发待测样本Block编号至测试控制器；
预先选定一些Block作为测试样本，待测样本Block为测试Block，对测试Block的page进行读写操作。
S107，下发开始测试命令至测试控制器；
准备程序完成之后，向测试控制器下发指令开始测试。
S108，定时下发获取BER命令至测试控制器直到最大测试时间；
需要说明的是预先设置有最大测试时间和获取BER时间间隔，每间隔所设时段，向测试控制器下发一次获取BER命令，测试控制器读取一次数据并计算BER，直到到达最大测试时间。这样可保证获取多个时间处的BER数据，从而分析出BER随时间的变化，进而获取Block的Open时间。
另外，每一温度下，均测试多个时间的BER，从而可获取不同温度下，BER随时间的变化。
S109，接收测试控制器返回的BER数据、BER数据与page的对应关系以及对应Block写入数据量；
测试控制器会将相关数据发送至测试主机，供测试主机保存，并分析测试结果。
BER数据与page的对应关系是指每个page对应的BER数据。
S110，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量、此次测试的温度保存；
各数据信息写到CSV文件中，为后续数据分析做准备。
S111，待所有测试完成后，对所保存数据进行分析并显示测试结果；
全部测完之后，对获取到的数据进行分析，按照时间为X轴，BER为Y轴，绘制不同测试温度下各Block在Open状态下BER随时间的变化关系，且可在曲线上显示对应Block的写入数据量。
S112，根据步骤S111测试结果结合后续使用的Nand控制器的BER最大纠错能力找出不同温度下对应测试Block的Open时间；
Open时间是指在此Open时间之内Block的数据是可靠的，当然不同的温度下有不同的Open时间。在写block时可以以此时间为参考，不用在刚开始写数据不足时，使用dummy数据一次性填充整个Block，造成空间的浪费；Block中可以只先填入部分Page数据，在Open时间允许范围内，可以随时填入需要写的数据。如果到了Open时间的最大限制时仍写不满block，此时再使用dummy数据填充剩余的Page。
另外，需要说明的是，测试Open时间相当于是为以后做产品做准备，实际做产品时，比如做SSD，里边会用到Nand控制器，它会有一个最大可纠错的BER，因此，本方法此步骤找最大Open时间即根据后续做产品时使用的控制器的实际纠错能力来找。
Open时间查找原理是：Block Open时间越长，BER就会越大，是随时间增长的一个函数关系；Nand控制器的最大纠错能力是一个定值，就相当于已知y值，找对应的x，即最大Open时间。
如图4所示，测试控制器接收测试主机的指令，根据指令具体执行以下步骤：
S201，接收Random数据并保存；
将Random数据保存在DDR作为原始数据，用于对Block的写入数据。
S202，接收温控命令；
即接收需设置的温度值。
S203，控制温度控制器调节Nand Flash芯片所处环境的温度至所需测试的温度；
接收温控命令后，温度控制器控制加热片或风扇工作，将Nand Flash芯片所处环境调至所需测试温度。
S204，待测温探头检测到温度稳定后，将温度稳定信号发送至测试主机；
测温探头检测Nand Flash芯片所处环境温度，并经温度信号经温度控制器发送测试控制器，温度稳定后，测试控制器将温度稳定信号发送至测试主机。
S205，接收待测样本Block编号并保存；
同样将待测样本Block编号保存在DDR，在测试时，对对应Block进行读写和BER计算。
S206，接收到测试命令后，对测试Block的部分page写入Random数据，使测试Block处于Open状态，且记录所写入数据信息；
需要说明的是，在对测试Block进行写入前，可对测试Block擦除一遍，以免影响后续测试结果。然后根据测试策略对不同的测试Block写入不同量的数据，比如一部分Block只写入该Block 1/4的wordl ine，一部分Block写入该block 2/4的wordl ine，一部分Block写入该block 3/4的wordl ine。
记录所写入数据信息以便后续进行数据比较计算BER。
S207，接收到获取BER命令后，读取测试Block中的所有page的数据。
S208，将读取的所有page的数据与原始写入对应page的数据进行比较，计算出每个page的BER数据；
原始写入对应page的数据及步骤S203中所记录的写入数据信息。
S209，将BER数据、BER数据与page的对应关系、测试Block写入数据量发送至测试主机，
将相关信息发送至测试主机，以便测试主机进行分析和显示结果。
需要说明的是，每间隔一段时间测试主机向测试控制器发送一次获取BER命令，测试控制器每接收一次该命令，重复一次上述步骤S207-S209。且每接收一次温控信号重复一次后续步骤，从而测试处不同温度下BER随时间的变化。本方法在所有测试完成后，可绘制出不同温度下测试Block在Open状态下BER随时间的变化关系，并根据测试控制器BER的最大纠错能力找到不同温度下对应Block的Open时间，即在此温度下此Open时间内，Block的数据是可靠的。
为更清楚地描述本方法测试过程，本实施例提供一具体实施方式，如图5所示，测试主机端具体执行以下步骤：
SZ1，测试开始；
SZ2，与测试板卡建立连接；
SZ3，生成Random数据并下发到测试控制器；
SZ4，判断是否所有待测温度全部测试完，若未测试完，进入步骤SZ5，若测试完，进入步骤SZ12；
SZ5，下发温控命令并等温度稳定；
SZ6，下发待测试样本Block编号；
SZ7，下发开始测试命令；
SZ8，等待N Minute(可预先设置N的数值)；
SZ9，判断是否到达最大测试时间(可预先设置最大测试时间)，若未到达，进入步骤SZ10，若到达，返回步骤SZ4；
SZ10，下发获取BER命令；
SZ11，获取测试控制器返回的BER数据及相关数据并记录文件(记录文件中包含BER数据、BER数据与page对应关系、对比Block写入数据量以及该次测试温度)；
SZ12，对所记录文件内的内容进行分析，得到并显示测试结果；
SZ13，结束。
如图6所示，测试控制端具体执行以下步骤：
SK1，测试开始；
SK2，与测试主机建立连接；
SK3，接收测试主机发送的Random数据并保存至DDR中；
SK4，判断是否接收到测试主机下发的温控命令，若未接收到，则继续等待直到接收到温控命令，否则进入下一步；
SK5，设置温控部件温度；
SK6，判断温度是否温度，若未温度，则等待M Minute后重新判断，否则进入下一步；
SK7，返回温度稳定命令给测试主机；
SK8，接收测试主机下发的Block编号；
SK9，判断是否接收测试主机下发的开始测试命令，若未接收到，则继续等待直到接收到开始测试命令；否则进入下一步；
SK10，写部分数据到测试Block中，并记录每个Block数据写入量；
SK11，判断是否接收到测试主机下发的获取BER命令，若未接收到，则继续等待直到接收到获取BER命令；否则进入下一步；
SK12，读取测试Block内所有page，并计算每个page的BER，BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量返回给测试主机；
SK13，判断本次测试是否完成，若未完成，则返回步骤SK11，否则进入下一步；
SK14，判断是否收到测试主机所有待测温度都测试完成命令，若未接收到，则返回步骤SK4，否则结束测试。
实施例三
本实施例提供基于实施例二所述方法的一种Open Block测试系统。
该系统中测试主机端包括：
连接模块，与测试控制器建立连接；
Random数据生成模块，生成Random数据并下发至测试控制器；
温控命令下发模块，下发温控命令至测试控制器；
温度稳定信号接收模块，接收测试控制器返回的温度稳定信号；
测试时间设置模块，设置在该温度下的最大测试时间；
样本编号下发模块，下发待测样本Block编号至测试控制器；
测试命令下发模块，下发开始测试命令至测试控制器；
获取BER命令下发模块，定时下发获取BER命令至测试控制器直到最大测试时间；
接收数据模块，接收测试控制器返回的BER数据、BER数据与page的对应关系以及对应Block写入数据量；
数据保存模块，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量、对应测试温度保存；
结果分析显示模块，待所有测试完成后，对所保存数据进行分析并显示测试结果；
Open时间查找模块，根据测试结果结合后续使用的Nand控制器BER的最大纠错能力找出对应测试Block的Open时间。
本系统中测试控制器端包括：
Random数据接收模块，接收Random数据并保存；
温控命令接收模块，接收温控命令；
温度调节控制模块，控制温度控制器调节Nand Flash芯片处的温度至所需测试的温度；
温度稳定信号发送模块，待测温探头检测到温度稳定后，将温度稳定信号发送至测试主机；
样本编号接收模块，接收待测样本Block编号并保存；
数据写入模块，接收到测试命令后，对测试Block的部分page写入Random数据，使测试Block处于Open状态，且记录所写入数据信息；
数据读取模块，接收到获取BER命令后，读取测试Block中的所有page的数据；
BER计算模块，将读取的所有page的数据与原始写入对应page的数据进行比较，计算出每个page的BER数据；
数据发送模块，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量发送至测试主机。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种Open Block测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S0，测试主机控制测试控制器通过温控部件调节Nand Flash芯片所处环境温度，并等待温度稳定；
S1，测试主机控制测试控制器对Nand Flash芯片的测试Block进行部分写入数据；
S2，测试主机定时控制测试控制器对测试Block进行读取数据；
S3，测试控制器根据读取数据计算测试Block每个page的BER数据，并将所计算的BER数据和对应Block信息返回测试主机；
S4，测试主机根据返回BER数据、对应Block信息分析并显示测试结果；
测试主机端具体执行以下步骤：
S101，与测试控制器建立连接；
S102，生成Random数据并下发至测试控制器；
S103，下发温控命令至测试控制器；
S104，接收测试控制器返回的温度稳定信号；
S105，设置在该温度下的最大测试时间；
S106，下发待测样本Block编号至测试控制器；
S107，下发开始测试命令至测试控制器；
S108，定时下发获取BER命令至测试控制器直到最大测试时间；
S109，接收测试控制器返回的BER数据、BER数据与page的对应关系以及对应Block写入数据量；
S110，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量、此次测试的温度保存；
S111，待所有测试完成后，对所保存数据进行分析并显示测试结果；
S112，根据测试结果结合后续使用的Nand控制器的BER最大纠错能力找出对应测试Block的Open时间。
2.根据权利要求1所述的Open Block测试方法，其特征在于，测试控制器端具体执行以下步骤：
S201，接收Random数据并保存；
S202，接收温控命令；
S203，控制温度部件调节Nand Flash芯片所处环境的温度至所需测试的温度；
S204，待测温探头检测到温度稳定后，将温度稳定信号发送至测试主机；
S205，接收待测样本Block编号并保存；
S206，接收到测试命令后，对测试Block的部分page写入Random数据，使测试Block处于Open状态，且记录所写入数据信息；
S207，接收到获取BER命令后，读取测试Block中的所有page的数据；
S208，将读取的所有page的数据与原始写入对应page的数据进行比较，计算出每个page的BER数据；
S209，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量发送至测试主机。
3.一种Open Block测试系统，其特征在于，
测试主机端包括：
连接模块，与测试控制器建立连接；
Random数据生成模块，生成Random数据并下发至测试控制器；
温控命令下发模块，下发温控命令至测试控制器；
温度稳定信号接收模块，接收测试控制器返回的温度稳定信号；
测试时间设置模块，设置在该温度下的最大测试时间；
样本编号下发模块，下发待测样本Block编号至测试控制器；
测试命令下发模块，下发开始测试命令至测试控制器；
获取BER命令下发模块，定时下发获取BER命令至测试控制器直到最大测试时间；
接收数据模块，接收测试控制器返回的BER数据、BER数据与page的对应关系以及对应Block写入数据量；
数据保存模块，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量、对应测试温度保存；
结果分析显示模块，待所有测试完成后，对所保存数据进行分析并显示测试结果；
Open时间查找模块，根据测试结果结合后续使用的Nand控制器的BER最大纠错能力找出对应测试Block的Open时间。
4.根据权利要求3所述的Open Block测试系统，其特征在于，测试控制器端包括：
Random数据接收模块，接收Random数据并保存；
温控命令接收模块，接收温控命令；
温度调节控制模块，控制温度部件调节Nand Flash芯片所处环境温度至所需测试的温度；
温度稳定信号发送模块，待测温探头检测到温度稳定后，将温度稳定信号发送至测试主机；
样本编号接收模块，接收待测样本Block编号并保存；
数据写入模块，接收到测试命令后，对测试Block的部分page写入Random数据，使测试Block处于Open状态，且记录所写入数据信息；
数据读取模块，接收到获取BER命令后，读取测试Block中的所有page的数据；
BER计算模块，将读取的所有page的数据与原始写入对应page的数据进行比较，计算出每个page的BER数据；
数据发送模块，将BER数据、BER数据与page的对应关系、对应Block写入数据量发送至测试主机。
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