真空环境中检测PowerPC可靠性方法的设计与实现

【摘 要】空间环境下飞行器中的半导体器件容易发生单粒子效应，因而有关空间环境下检测半导体器件可靠性方法的研究意义重大。本文给出了使用Code Warrior软件以及USB TAP仿真器检测MPC8245内部的寄存器以及内存运行状态的方法。并通过实例给出了Code Warrior软件中配置文件的设计，同时给出实验结果。

【关键词】MPC8245;Code Warrior;USB TAP;配置文件

1 MPC8245功能简介

MPC8245作为PowerPC处理器中主机处理器系列中一员，其具有高性能的603e处理核，具备硬件浮点单元，其默认的主频为333MHz，比较适合图像处理以及高速的运算。由于该处理器本身内嵌有桥片，通过该桥片可以管理其外围设备，主要是用来完成器件内部局部总线、60X总线到PCI总线的转换，同时管理存储体，包括SDRAM和Flash。

2 endian模式

Endian]指的是"字节排列顺序"，它表示一个字或双字在内存中或传送过程中的字节顺序。在计算机的二进制系统中，字节排列顺序分为两种即：big-endian（大端）和little-endian（小端）。big-endian模式是将最高位的字节放在最前面;而little-endian模式则是将最低位的字节放在最前面。例如：将一个32位的整数0x13245867存放到一个整型变量（int）中，这个整型变量采用大端或小端模式在内存中的存储位置如表1所示。

表1 大/小端模式的数据存储

Tab.1 Storage data in big/little endian

通过表1可知，采用不同模式对数据进行存放的主要区别在于存放的字节顺序，大端方式是将高位存放在低地址处，而小端方式是将低位存放在低地址处。采用大端模式进行数据的存放符合人类的正常思维，而采用小端模式进行数据的存放则利于计算机处理。因而在软件开发过程中需要时刻注意大小端模式的转换。

3 Code Warrior软件中配置文件

使用Code Warrior仿真器访问目标板之前，需要在软件中添加配置文件，在配置文件中由于MPC8245配置寄存器的地址、数据端口均采用大端模式，而软件需要的配置文件是采用小端模式，因而在书写配置文件时要注意大小端模式的转换。

MPC8245处理器为核内配置寄存器提供的地址是0x8000_00nn，其中nn是需要配置的具体寄存器的偏移地址。由于处理器是通过端口来访问内嵌桥片的配置寄存器，而内嵌的桥片有两个端口，分别称为配置地址端口（CONFIG_ADDR）和配置数据端口（CONFIG_DAT）。CONFIG_ADDR的地址为0xFEC0_0000--0xFEDF_FFFF，CONFIG_DAT的地址为0xFEE0_0000--0xFEEF_FFFF。

该配置文件主要是对MPC8245中的寄存器进行初始化。其中最主要的是对存储器接口的相关配置寄存器进行初始化，存储器接口配置寄存器控制着存储器的边界（起始和结束地址），内存bank使能，内存时序和外部存储器缓冲区。该配置文件必须设定相应的存储器接口配置寄存器，并与自己的目标板相匹配。

在CodeWarrior的配置文件中，需要使用writemem这样的命令对MPC8245器件中的寄存器进行配置。writemem.l命令是用来写一个长字到一个设置的存储器地址，而writemem.b命令是用来写一个字节到一个设置的存储器地址。

3.1 内存边界寄存器

内存边界寄存器包括8个寄存器，分别是内存开始地址寄存器MSAR1和MSAR2，扩展内存开始地址寄存器EMSAR1和EMSAR2内存结束地址寄存器MEAR1和MEAR2，扩展内存结束地址EMEAR1 和EMEAR2。而根据用户手册知Bank n 的地址边界定义如下：

Bank n 的 低 边 界=0b00||< 扩 展 开 始 地 址 n>||< 开 始 地 址n>||0x0_0000;

Bank n 的 高 边 界=0b00||< 扩 展 结 束 地 址 n>||< 结 束 地 址n>||0xF_FFFF。

对于128MB的SDRAM 来说，若只使用 bank 0，则令其开始地址为0x0000_0000，结束地址为 0x07FF_FFFF。

3.2 内存bank使能寄存器

根据内存边界寄存器设置，其中bank 0被使能，使得与目标板的存储器地址分配相符。

------ memory_bank_enable， page_mode---------

writemem.l 0xFEC00000 0xa0000080

writemem.l 0xFEE00000 0x01000032

3.3 内存控制配置寄存器

内存控制配置寄存器包含MCCR1、MCCR2、MCCR3和MCCR4这四个32位寄存器。每个寄存器在数据手册上有详细的规定，根据SDRAM数据手册中相应的工作时序来设定这4个寄存器的相应值。另外需要注意的是MCCR1中的MEMGO参数，为RAM接口使能参数，设置时首先禁止RAM，即MEMGO为0，等设置完MCCR1-4后，再使能RAM，即将MEMGO置为1。

由于MT48LC32M8A2器件的相关参数为逻辑Bank为4，行数目为13，tRS=60ns，tRC=15ns，tRAS=37ns，tRCD=20ns，133MHz的总线速度时，MCCR3中参数REFREC=60ns*133MHz =7.98，往上取整为8;MCCR4中参数RETOACT=15ns *133MHz=1.99，往上取2;ACTOPRE=37 ns*133 MHz=4.92，往上取整为5;ACTORW=20 ns*133 MHz=2.66，往上取整为3。

3.3 嵌入式公用存储器基地址寄存器（EUMBBAR）

中断控制器相关的控制及状态寄存器的地址区被称为嵌入式公用存储块（embedded utilities memory block，EUMB），该块大小为256KB，由EUMBBAR指定该块的基地址。

writemem.l 0xFEC00000 0x78000080

writemem.l 0xFEE00000 0x000000fc

4 实验结果与总结

通过上述配置文件的设置，在CodeWarrior软件中添加该文件，点击编译、连接、调试按钮后，出现界面，可见SDRAM相关寄存器设置正确。若配置文件中参数的设置与目标板不匹配，则无法出现界面。调试成功后，查看内存运行状况。

本文通过分析MPC8245和CodeWarrior软件的工作特点，简要介绍大小端模式，设计了使用该软件所需的配置文件，重点说明了SDRAM工作时序的配置方法，并在实际电路中调试运行成功，对器件内部可靠性的检测起到很重要的作用。

[责任编辑：薛俊歌]