CN112527690B - 一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法及装置，涉及半导体存储器测试技术领域，该方法包括以下步骤：建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，在FPGA的所有寄存器地址到自定义存储空间的存储地址之间建立映射；当需要访问FPGA的Start寄存器时，调用ALPG模块从FPGA的PC寄存器读取的存储地址开始模拟运行Pattern，将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器；循环查询Status寄存器的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目。本申请基于文件映射方式对FPGA进行模拟化处理，降低硬件设备的成本，提高测试工作的通用性和便利性。
Description
技术领域
本申请涉及半导体存储器测试技术领域，具体涉及一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法及其制作方法。
背景技术
半导体存储器(Semi-conductor Memory)测试在芯片测试领域中专业程度较高，需要专用的硬件以及软件开发环境，因此在程序开发和调试需要机台，而机台除了操作系统外还包含专用FPGA，并配备专门的软件编译环境以及待测的存储芯片。
但实际实施时，很多情况下的程序开发调试或者学习中，凑齐所有的硬件条件需要大量的投入，成本较高。故而，急需一种较为便利且成本较低的半导体存储器老化测试技术，以满足当前的测试需求。
发明内容
本申请提供一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法及其制作方法，基于文件映射方式对FPGA进行模拟化处理，在一定程度上摆脱了硬件环境以及软件开发环境的限制，降低了硬件设备的成本，提高了测试工作的通用性和便利性。
第一方面，本申请提供了一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，所述方法包括以下步骤：
建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到所述自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
监控经过总线发送的针对半导体存储器的读写寄存器命令，当需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块通过文件映射的方式访问FPGA的PC寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址开始模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态对应的所述自定义存储空间的存储地址写入FPGA的Status寄存器；
循环查询Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址存储的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目；其中，
所述FPGA为程序开发和调试需要的机台所包含的专用FPGA；
所述Pattern为自动测试设备使用的包含管脚输入和输出波形和时序信息的文件；
所述模拟运行Pattern中，包括以下步骤：
控制所述ALPG模块从Pattern的起始地址起始，逐行执行代码；
所述ALPG模块为配置有算法模式生成器的处理模块。
进一步的，在所述监控经过总线发送的读写寄存器命令之前，所述方法还包括以下步骤：
取消查询总线过程中的Sleep函数的调用工作；
查询总线是否空闲。
具体的，所述自定义存储空间建立在Linux系统的文件系统中。
具体的，所述自定义存储空间的存储地址被配置成可通过对应的总线接口访问
第二方面，本申请提供了一种针对半导体存储器老化测试的离线调试装置，所述装置包括：
总线驱动模块，用于监控经过总线发送的读写寄存器命令；
FPGA模拟模块，用于建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到所述自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
ALPG模块，用于当经过总线发送的针对半导体存储器的所述读写寄存器命令需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块通过文件映射的方式访问FPGA的PC寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址开始模拟运行Pattern，将运行中断或结束的状态通过文件映射的方式写入FPGA的Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址，并循环查询Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址存储的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目；其中，
所述FPGA为程序开发和调试需要的机台所包含的专用FPGA；
所述Pattern为自动测试设备使用的包含管脚输入和输出波形和时序信息的文件；
所述ALPG模块从Pattern的起始地址起始，逐行执行代码；
所述ALPG模块为配置有算法模式生成器的处理模块。
具体的，所述总线驱动模块还用于取消查询总线过程中的Sleep函数的调用工作。
优选的，所述自定义存储空间建立在Linux系统的文件系统中。
优选的，所述自定义存储空间的存储地址被配置成可通过对应的总线接口访问。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
1、本申请基于文件映射方式对FPGA进行模拟化处理，在一定程度上摆脱了硬件环境以及软件开发环境的限制，降低了硬件设备的成本，提高了测试工作的通用性和便利性。
2、本申请中对FPGA进行模拟化处理，避免掉电丢失对测试工作造成影响，提高了测试工作的可靠性。
3、本申请在对总线下发指令时，取消了Sleep函数的调用工作，对FPGA进行模拟化处理，避免掉电丢失对测试工作造成影响，提高了测试工作的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中提供的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例中提供的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法中FPGA模块的工作原理流程图；
图3为本申请实施例中提供的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法中ALPG模块的工作原理流程图；
图4为本申请实施例中提供的针对半导体存储器老化测试的离线调试装置的结构框图。
具体实施方式
术语解释：
FPGA，Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列；
Pattern，ATE使用的包含管脚输入和输出波形和时序信息的文件；
ALPG，Algorithmic Pattern Generator，算法模式生成器；
ATE，Automatic Test Equipment，自动测试设备；
PC寄存器，Program Counter Register，程序计数寄存器。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
本申请实施例提供一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法及其制作方法，基于文件映射方式对FPGA进行模拟化处理，在一定程度上摆脱了硬件环境以及软件开发环境的限制，降低了硬件设备的成本，提高了测试工作的通用性和便利性。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，该方法包括以下步骤：
S1、建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
S2、监控经过总线发送的读写寄存器命令，当需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块从FPGA的PC寄存器读取的存储地址开始模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器；
S3、循环查询Status寄存器的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
第一方面，参见图1至3所示，本申请实施例提供一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，该方法包括以下步骤：
S1、建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
S2、监控经过总线发送的读写寄存器命令，当需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块从FPGA的PC寄存器读取的存储地址开始模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器；
S3、循环查询Status寄存器的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目。
本申请实施例中，基于文件映射方式对FPGA进行模拟化处理，在一定程度上摆脱了硬件环境以及软件开发环境的限制，降低了硬件设备的成本，提高了测试工作的通用性和便利性。
另外，本申请实施例中对FPGA进行模拟化处理，避免掉电丢失对测试工作造成影响，提高了测试工作的可靠性。
需要说明的是，总线中的数据缓存和地址缓存实际是在Linux系统的文件系统中开辟的存储区域，将需要写入FPGA的具体数据写入数据缓存中，将FPGA寄存器的地址写入地址缓存中，然后把Write命令写入到总线的命令缓存中，后面则可利用总线的驱动程序去完成实际向FPGA写入的动作，用户只用查询总线返回的结果即可；
在真实的FPGA中，FPGA存储的数据是写在FPGA的寄存器中的，然后通过总线读出来，在本申请实施例中，需要FPGA存储的数据是保存在Linux的文件中的，即保存在自定义存储空间，当用户向总线发送读取命令时，会将文件中的数据读取并存储在总线上的数据缓存中，总线再从数据缓存中读取，如此实施，对用户而言，通过总线读取的接口是没有变化的；
如说明书附图的图2所示，该附图为FPGA模块的工作原理流程图，包含写入流程和读取流程；
而说明书附图的图3则为ALPG模块的工作原理流程图。
其中，循环查询ALPG状态寄存器的值时，具体是利用C语言代码进行循环查询。
具体的，该方法在具体实施时：
监控经过总线发送的读写寄存器命令，判断是否需要访问FPGA的Start寄存器；
当需要访问时，调用预设的ALPG模块从FPGA的PC寄存器读取的存储地址开始模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器。
进一步的，该方法还包括以下步骤：
取消查询总线过程中的Sleep函数的调用工作。
传统的离线测试工作中，测试软件通过总线下发命令前后都需要查询总线是否空闲，每次查询之间一般有微秒妙级别的延时，延时是通过调用Sleep函数形成的，故而，本申请实施例中，在编译代码前，通过宏定义把Sleep函数替换为空白字符，从而使得程序编译后运行时不需要等待延时，从而加快了测试的速度。
具体的，模拟运行Pattern中，包括以下步骤：
ALPG模块从Pattern的起始地址起始，逐行执行代码。
需要说明的是，建立自定义存储空间，即是建立映射的过程，即记录映射FPGA的所有寄存器地址到自定义存储空间的存储地址，在完成文件映射的基础上，再向FPGA的Start寄存器发送读写寄存器命令，而后预设的ALPG模块模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器，具体可以是将ALPG状态写入FPGA的Status寄存器；
传统的离线调试系统中，向FPGA发送Start命令是向FPGA上的Start寄存器写值，离线调试系统里的ALPG模块会监控是对应的哪个寄存器，如果是Start寄存器，ALPG模块就会用软件方式从Pattern的起始地址去逐行执行，类似编程语言去逐行执行代码。
具体的，自定义存储空间建立在Linux系统的文件系统中。
具体的，自定义存储空间的存储地址被配置成可通过对应的总线接口访问。
需要说明的是，本申请实施例创建自定义存储空间，并记录自定义存储空间的存储地址，从而建立了文件映射，采用文件映射的方式模拟FPGA的Start寄存器，虚拟寄存器的值不会有掉电丢失的问题，支持完全备份某一时刻的寄存器状态到文件中，以及从文件中恢复寄存器的状态；
而离线测试的代码是独立的模块，支持单步调试代码，不需要辅助软件加载程序，不需要网络连接，代码是独立的模块，通过宏定义实现，不需要专门修改测试程序去适应，在实际去测试时这部分代码不会被编译通过宏定义实现，不需要专门修改测试程序去适应，在实际去测试时这部分代码不会被编译；
另外，能够模拟NAND（计算机闪存设备）芯片的擦写读功能，数据可以存储在内存或文件中。
根据本申请实施例，在具体实施时，如果让FPGA的ALPG模块运行Pattern，对存储芯片进行先擦除后写入的顺序操作，在擦除后用离线测试程序可以手动增加坏块，检验后续Pattern是否正确设置了跳过写入操作，顺序如下：
1. 由于与传统的离线调试系统相比，本申请实施例的离线调试系统改写了总线驱动和增加了软件ALPG模块，故而需要重新编译程序；
2. 在擦除的测试项后设置断点，在写入的测试项的Pattern中断处理中同样设置断点；
3. 选择擦除和写入测试项开始测试；
4. 程序执行到断点暂停后，可以通过总线读写寄存器，手动增加坏块记录；
5. 程序停在写入的测试项的Pattern中断处理中后，读取相关寄存器查看是否对芯片设置了跳过写入。
第二方面，参见图4示，本申请实施例提供一种针对半导体存储器老化测试的离线调试装置，其用于执行第一方面提及的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，该装置包括：
总线驱动模块，用于监控经过总线发送的读写寄存器命令；
FPGA模拟模块，用于建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
ALPG模块，用于当经过总线发送的读写寄存器命令需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块从FPGA的PC寄存器读取的存储地址开始模拟运行Pattern，将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器，并循环查询Status寄存器的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目。
本申请实施例中，基于文件映射方式对FPGA进行模拟化处理，在一定程度上摆脱了硬件环境以及软件开发环境的限制，降低了硬件设备的成本，提高了测试工作的通用性和便利性。
另外，本申请实施例中对FPGA进行模拟化处理，避免掉电丢失对测试工作造成影响，提高了测试工作的可靠性。
需要说明的是，总线中的数据缓存和地址缓存实际是在Linux系统的文件系统中开辟的存储区域，将需要写入FPGA的具体数据写入数据缓存中，将FPGA寄存器的地址写入地址缓存中，然后把Write命令写入到总线的命令缓存中，后面则可利用总线的驱动程序去完成实际向FPGA写入的动作，用户只用查询总线返回的结果即可；
在真实的FPGA中，FPGA存储的数据是写在FPGA的寄存器中的，然后通过总线读出来，在本申请实施例中，需要FPGA存储的数据是保存在Linux的文件中的，即保存在自定义存储空间，当用户向总线发送读取命令时，会将文件中的数据读取并存储在总线上的数据缓存中，总线再从数据缓存中读取，如此实施，对用户而言，通过总线读取的接口是没有变化的。
具体的，该方法在具体实施时：
监控经过总线发送的读写寄存器命令，判断是否需要访问FPGA的Start寄存器；
当需要访问时，调用预设的ALPG模块从FPGA的PC寄存器读取的存储地址开始模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器。
进一步的，该装置中，取消查询总线过程中的Sleep函数的调用工作。
传统的离线测试工作中，测试软件通过总线下发命令前后都需要查询总线是否空闲，每次查询之间一般有微秒妙级别的延时，延时是通过调用Sleep函数形成的，故而，本申请实施例中，在编译代码前，通过宏定义把Sleep函数替换为空白字符，从而使得程序编译后运行时不需要等待延时，从而加快了测试的速度。
具体的，模拟运行Pattern中，包括以下步骤：
ALPG模块从Pattern的起始地址起始，逐行执行代码。
需要说明的是，建立自定义存储空间，即是建立映射的过程，即记录映射FPGA的所有寄存器地址到自定义存储空间的存储地址，在完成文件映射的基础上，再向FPGA的Start寄存器发送读写寄存器命令，而后预设的ALPG模块模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态写入FPGA的Status寄存器，具体可以是将ALPG状态写入FPGA的Status寄存器；
传统的离线调试系统中，向FPGA发送Start命令是向FPGA上的Start寄存器写值，离线调试系统里的ALPG模块会监控是对应的哪个寄存器，如果是Start寄存器，ALPG模块就会用软件方式从Pattern的起始地址去逐行执行，类似编程语言去逐行执行代码。
具体的，自定义存储空间建立在Linux系统的文件系统中。
具体的，自定义存储空间的存储地址被配置成可通过对应的总线接口访问。
需要说明的是，本申请实施例创建自定义存储空间，并记录自定义存储空间的存储地址，从而建立了文件映射，采用文件映射的方式模拟FPGA的Start寄存器，虚拟寄存器的值不会有掉电丢失的问题，支持完全备份某一时刻的寄存器状态到文件中，以及从文件中恢复寄存器的状态；
而离线测试的代码是独立的模块，支持单步调试代码，不需要辅助软件加载程序，不需要网络连接，代码是独立的模块，通过宏定义实现，不需要专门修改测试程序去适应，在实际去测试时这部分代码不会被编译通过宏定义实现，不需要专门修改测试程序去适应，在实际去测试时这部分代码不会被编译；
另外，能够模拟NAND（计算机闪存设备）芯片的擦写读功能，数据可以存储在内存或文件中。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到所述自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
监控经过总线发送的针对半导体存储器的读写寄存器命令，当需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块通过文件映射的方式访问FPGA的PC寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址开始模拟运行Pattern，并将运行中断或结束的状态通过文件映射的方式写入FPGA的Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址；
循环查询Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址存储的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目；其中，
所述FPGA为程序开发和调试需要的机台所包含的专用FPGA；
所述Pattern为自动测试设备使用的包含管脚输入和输出波形和时序信息的文件；
所述模拟运行Pattern中，包括以下步骤：
控制所述ALPG模块从Pattern的起始地址起始，逐行执行代码；
所述ALPG模块为配置有算法模式生成器的处理模块。
2.如权利要求1所述的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，其特征在于，在所述监控经过总线发送的读写寄存器命令之前，所述方法还包括以下步骤：
取消查询总线过程中的Sleep函数的调用工作；
查询总线是否空闲。
3.如权利要求1所述的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，其特征在于：
所述自定义存储空间建立在Linux系统的文件系统中。
4.如权利要求1所述的针对半导体存储器老化测试的离线调试方法，其特征在于：
所述自定义存储空间的存储地址被配置成可通过对应的总线接口访问。
5.一种针对半导体存储器老化测试的离线调试装置，其特征在于，所述装置包括：
总线驱动模块，用于监控经过总线发送的读写寄存器命令；
FPGA模拟模块，用于建立用于替代FPGA的所有寄存器的自定义存储空间，并在FPGA的所有寄存器地址到所述自定义存储空间的存储地址之间建立映射；
ALPG模块，用于当经过总线发送的针对半导体存储器的所述读写寄存器命令需要访问FPGA的Start寄存器时，调用预设的ALPG模块通过文件映射的方式访问FPGA的PC寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址开始模拟运行Pattern，将运行中断或结束的状态通过文件映射的方式写入FPGA的Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址，并循环查询Status寄存器对应的所述自定义存储空间的存储地址存储的值，根据查询结果选择继续运行Pattern或执行后续测试项目；其中，
所述FPGA为程序开发和调试需要的机台所包含的专用FPGA；
所述Pattern为自动测试设备使用的包含管脚输入和输出波形和时序信息的文件；
所述ALPG模块从Pattern的起始地址起始，逐行执行代码；
所述ALPG模块为配置有算法模式生成器的处理模块。
6.如权利要求5所述的针对半导体存储器老化测试的离线调试装置，其特征在于：
所述总线驱动模块还用于取消查询总线过程中的Sleep函数的调用工作。
7.如权利要求5所述的针对半导体存储器老化测试的离线调试装置，其特征在于：
所述自定义存储空间建立在Linux系统的文件系统中。
8.如权利要求5所述的针对半导体存储器老化测试的离线调试装置，其特征在于：
所述自定义存储空间的存储地址被配置成可通过对应的总线接口访问。
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