地址總線檢測方法

袁智榮

摘 要：在通信電子產品中，總線運用非常普遍，為了提高產品的可靠性，通常需要對總線進行檢測。總線檢測的內容主要包括數據總線、控制總線和地址總線的檢測。對于數據總線和控制總線的檢測，比較簡單，一般只要保證寫入的數據和讀出的數據一致就可以判斷數據總線和控制總線是否正確；對于地址總線，由于地址信息是由CPU發給功能單元的單項輸出信息，因此即使在芯片引腳短路或開路情況下，CPU也無法發現其錯誤的存在。本文針對非存儲器類的芯片設計了一種可靠的地址總線檢測方法，在利用現有電路的基礎上，通過兩個特殊的地址再配合一定的算法，即能達到地址總線檢測的目的。

關鍵詞：地址總線 檢測方法

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0044-03

總線檢測過程主要由系統的CPU對其外部功能模塊進行檢測，外部功能模塊一般包含存儲器及功能芯片等。對于存儲器類的總線檢測，目前業界有較多方法可以檢測；但是對于非存儲器類的總線檢測，如功能芯片CPLD（復雜可編程邏輯器件），其內部地址并非是連續或均可讀寫的，這類總線的檢測實現起來難度較大。因此，如何對非存儲器類的功能芯片進行地址總線的檢測，一直是業界需要解決的問題。

1 傳統地址總線檢測方法簡介

業內對于非存儲器類功能芯片的地址總線檢測方法如下。

對功能芯片的某一存在的可讀寫的地址先寫數據，然后再去讀這一地址的數據，比較讀回來的數據和寫的數據是否相等，若相等，則地址總線沒有故障，若不相等，則地址總線存在故障；更進一步的，可以選取兩個特殊地址，如總線上有8根地址線，如圖1所示。

這兩個特殊地址選取分別為0×55和0×aa，這兩個地址和地址總線的對應關系如表1所示。

這兩個特殊地址能保證地址總線第0位到第8位上的信號均出現過0電平和1電平變化，確保地址線都能測試到。

以上方法的缺點在于，即使某一地址線存在故障，也無法檢測出來。以下是詳細分析過程，如圖2所示。

當地址線第1位由于出現故障被強拉到高電平時，則在功能模塊端第1位地址位永遠為1，如表2所示。

CPU訪問地址0×55時，在功能芯片端會當作是0×57，當CPU往地址0×55寫數據時，在功能模塊端實際寫入數據的地址為0×57，CPU往地址0×55讀數據時，實際讀出的也是0×57的數據，CPU比較讀回來的數據和寫的數據是相等的，根據以上機制，地址總線不存在故障，但實際上地址線第1位是有故障的，因此這種檢測方式存在缺陷。

2 新設計的地址總線檢測方法

為了解決傳統地址總線檢測的缺陷，本文設計了一種新的方法，以下為了說明方便，假設功能芯片為CPLD（復雜可編程邏輯器件），其總線上有8根數據線、8根地址線，如圖1所示，在CPLD中選取兩個地址0×55和0×AA，作為測試地址總線的兩個專用地址，選取這兩個地址的原因在前文已經有描述，即能測試到所有地址線。

在檢測地址總線前，先進行數據總線的檢測，數據總線的測試方法在前文已經有描述，這里不做詳細描述，在判斷數據總線沒有問題后再開始地址總線的檢測。

具體地址總線檢測流程如圖3所示。

以下分地址線無故障和有故障兩種情況進行描述。

2.1 無故障情況

在無故障情況下，CPU往0×55地址發送寫操作，寫入第一檢測數據（假設為0×AA），CPLD收到CPU寫0×55地址時，把寫入的第一檢測數據按位取反，作為第一參考數據（即為0×55），CPU往0×55地址發送讀操作，CPLD收到CPU的讀操作時，把第一參考數據送給CPU；

CPU再往0×aa地址發送寫操作，寫入第二檢測數據（為0×55），第一檢測數據和第二檢測數據的相同數據位對應的電平必須相反，CPLD收到CPU寫0×aa地址時，把寫入的第二檢測數據按位取反，作為第二參考數據（即為0×AA），CPU往0×aa地址發送讀操作，CPLD收到CPU的讀操作時，把第二參考數據送給CPU；CPU對第一參考數據（0×55）和第二參考數據（0×AA）進行異或運算，結果為全1，說明地址總線無故障。

表3為地址線無故障時，檢測數據和參考數據的對應關系。

2.2 有故障情況

在有故障情況下，假設地址線第1位由于出現故障被強拉到高電平， 如表2所示，則CPU往地址0×55寫第一檢測數據（假設為0×AA），則在CPLD端實際寫入數據的地址為0×57，而CPLD收到CPU寫0×57地址時，是不會做取反運算的，CPU再往0×55地址讀數據時，實際上讀出的第一參考數據即為前面寫入的數據（0×AA）；

CPU往地址0×aa寫第二檢測數據（0×55），把寫入的第二檢測數據按位取反，作為第二參考數據（即為0×AA），CPU往0×aa地址發送讀操作，CPLD收到CPU的讀操作時，把第二參考數據送給CPU；CPU對第一參考數據（0×AA）和第二參考數據（0×AA）進行異或運算，得到的結果為0，說明地址總線有故障。

表4為地址線有故障時，檢測數據和參考數據的對應關系。

3 結論

本文設計了一種可靠的地址總線檢測方法，利用了特定的兩個地址（0×55和0×AA），只有當訪問了該特定地址時，CPLD才會做按位取反運算，訪問其他地址，則不會進行此操作，這樣就保證了唯一性。當地址總線上某根地址線開路或短路時，則無法同時訪問到如上兩個地址（0×55和0×AA），最終第一參考數據與第二參考數據進行異或運算的結果為非全1，這樣就能達到檢測地址總線的目的。

這種地址總線檢測的優點如下：

（1） 可以實現對非存儲器類功能芯片進行地址總線的檢測，能準確無誤地判斷出地址總線是否存在故障。

（2） 提供的地址總線檢測方法簡單高效，檢測時間非常短，尤其適合上電階段的檢測。

（3） 提供的地址總線檢測方法在硬件電路上無需外加任何器件，能避免引入器件后的不穩定性，且成本也無需增加。

參考文獻

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