S32K3学习笔记20：S32K3之SCST及其应用-墨客博客

1 前言

这篇文章来简单介绍一下NXP针对core test为S32K3设计的SCST（core self-test code）软件，并且将描述如何将SCST集成在自己的工程中并将其应用起来。

2 SCST简介

SCST的原理如下：在这里插入图片描述
SCST说白了就是针对S32K3的M7核的RTL模式，架构，指令集等等特征设计出可以测试M7核是否正常运行的一段汇编代码，这段代码里面无外乎就是主动去触发和响应中断呀，去做一些整型和浮点型计算，反正就是去干一些核经常干的事情，验证一下核的功能是否正常，此为SCST。

3 移植

先将SCST的所有文件移植到自己的工程里，如下：
添加SCST的头文件，c部分如下：

Assembly部分如下：
根据自己的编译器，添加相应的预宏定义，GCC对应__GNUC__，Green Hill对应__ghs__，IAR对应__IAR_SYSTEMS_ASM__。由于我这里使用的S32DS的工程，里面预宏定义已经定义了GCC，所以不需要再额外定义__GNUC__。
另外由于很多assembly文件都包含了c指令，所还需要增加一个编译选项，不同编译器根据下表来选择：

编译器选项	options
GreenHills	-preprocess_assembly_files
GCC	-x assembler-with-cpp
IAR	无需添加

除此之外，个别core test会用到一个reserved的地址M7_DEVICE_RESERVED_ADDR，所以需要在assembly的预宏定义中定义这个宏，如下：
修改链接文件将一些段链接到合适的位置，这些段应该所链接位置以及这些段的内容具体如下：

sector	链接位置	描述
.m7_scst_test_code	FLASH	包含了SCST的所有测试代码
.m7_scst_test_branch_code0	FLASH	分支测试代码0
.m7_scst_test_branch_code1	FLASH	分支测试代码1
.m7_scst_test_shell_code	FLASH	调用测试的接口函数
.m7_scst_vector_table	FLASH	SCST自定义中断向量表
.m7_scst_rom_data	FLASH	常量
.m7_scst_ram_data	RAM	全局变量
.m7_scst_test_shell_data	RAM	调用测试的接口函数所用的全部变量
.m7_scst_ram_data_target0	RAM	恢复现场所用的数据0
.m7_scst_ram_data_target1	RAM	恢复现场所用的数据1
.m7_scst_ram_test_code	RAM	给fetch test使用的变量

FLASH部分如下：
在这里插入图片描述

RAM的sram_data部分如下：
在这里插入图片描述
到此，移植准备工作全部完成了。

4 应用

SCST一共提供了50项测试，对应的测试项ID为0~49，截取一部分如下（其他请参考《M7_S32K3xx_SCST_User_Manual.pdf》）：
在这里插入图片描述
表中详细列出了每一测试项的测试ID（测试项索引）, 参考签名值（当前测试项的正确返回值，如果测试项返回结果不等于参考签名值，那么标定该测试项未通过），用户中断阻塞时间（测试过程中，会更换中断向量表，从而让用户ISR堵塞），测试执行时间（整个测试项所用的时间），所用栈大小（使用的栈为编译器所划的Stack)。那么怎么在代码中实现这些测试呢？

4.1 启动测试

启动SCST的测试项非常简单，只牵扯到一个函数，三个变量。其中一个函数为：

m7_scst_uint32_t m7_scst_execute_core_tests(m7_scst_uint32_t start, m7_scst_uint32_t end)

可以通过这个函数来启动SCST测试项，形参start为起始测试项ID，形参end为结束测试ID。举个例子，如果如下调用：

test_result = m7_scst_execute_core_tests（0，49）；//启动第1测试项到第49测试项，依次进行
test_result  = m7_scst_execute_core_tests（0，0）；//测试第0测试项
test_result  = m7_scst_execute_core_tests（1，1）；//测试第1测试项

三个变量如下：

/*保存了最后一次测试项的ID，如果一次性启动所有测试项，中间有测试项出现错误未通过，
导致测试终止，那么则可以读取这个值来确定是哪个测试项未通过*/
extern m7_scst_uint32_t m7_scst_last_executed_test_number; 

/*记录了最后一次测试项的返回值，如果一次性启动所有测试项，中间有测试项出现错误未通过，
导致测试终止，那么则可以读取这个值来了解未通过测试项的错误返回值*/
extern m7_scst_vuint32_t m7_scst_accumulated_signature;

/*指定注入错误通道，可以在启动测试项之前，通过指定这个参数来向指定测试项注入错误，
注入错误会导致测试未通过*/
extern m7_scst_uint32_t m7_scst_fault_inject_test_index;

4.2 使能FPU相关测试项

SCST50项测试有13项测试是针对FPU的，可以在m7_scst_configuration.h中配置是否使能FPU相关的core test选项，如下：

#define M7_SCST_SPFPU_TESTS                 1U

另外，如果激活了FPU测试，那么就需要在编译选项中激活单精度FPU硬件，如下：
在这里插入图片描述
其他编译器对应编译选项如下：

编译器选项	options
GreenHills	-fpu=vfpv3_d16
GCC	-mfpu=fpv5-d16
IAR	–cpu Cortex-M7.fp.sp

4.3 49号测试项中的MPU配置

如果在应用代码中使能了MPU配置，那么其中49号测试项m7_scst_loadstore_test7对MPU的配置也有要求，具体要求以及MPU配置代码如下：

void MPU_config()
{
/*------------------------------------------------------------------------*/
/* MPU region 0 */
/*------------------------------------------------------------------------*/
*MPU_RNR = 0x00000000;
/* Configure MPU region 0 base address to SCST_RAM_TARGET0 */
*MPU_RBAR = (m7_scst_uint32_t)&SCST_RAM_TARGET0;
/* Configure MPU region 0
- XN: Not executable
- AP: S:RW U:RW Full access
- TEX: 0
- S: Not shareable
- C: Not cacheable
- B: Not bufferable
- SRD: 0b00000000
- SIZE: 32 B
- EN: Enabled
*/
*MPU_RASR = 0x13000009;
/*------------------------------------------------------------------------*/
/* MPU region 1 */
/*------------------------------------------------------------------------*/
*MPU_RNR = 0x00000001;
/* Configure MPU region 1 base address to SCST_RAM_TARGET1 */
*MPU_RBAR = (m7_scst_uint32_t)&SCST_RAM_TARGET1;
/* Configure MPU region 1
- XN: Not executable
- AP: S:RW U:-- Privileged access only
- TEX: 0
- S: Not shareable
- C: Not cacheable
- B: Not bufferable
- SRD: 0b00000000
- SIZE: 32 B
- EN: Enabled
*/
*MPU_RASR = 0x11000009;
/* Enable MPU
- PRIVDEFENA: 1 (Use default memory map as region -1 for privileged access)
- HFNMIENA: 0 (Disable MPU for handlers with priority less than 0)
- ENABLE: 1
*/
*MPU_CTRL = 0x00000005;
}

当然了，如果你没有使能MPU，那么就没有什么影响。

4.4 特殊的0~5号测试项

在50个测试中，0 ~ 5号测试项比较特殊，如果在Handle模式下启动0 ~ 5号测试项的话，那么就需要在m7_scst_configuration.h中配置一些宏，将其由默认值改为以下值：

#define M7_SCST_EXECUTION_MODE M7_SCST_HANDLER
#define M7_SCST_SVC_EXCEPTION_LOW 1U
#define M7_SCST_PENDSV_EXCEPTION_LOW 1U
#define M7_SCST_SYSTICK_EXCEPTION_LOW 1U

如果systick中断被使能了，那么还需要修改这个宏，如下：

#define M7_SCST_SYSTICK_IS_RUNNING 1U

4.5 应用代码示例

相关测试代码如下：

void SCST_example(void)
{
	//给第10号测试项注入错误
	m7_scst_fault_inject_test_index = 10;

	//启动0~27号测试项
	m7_scst_execute_core_tests(0, 27);
	//判断最后一次测试项ID是否为10
	if(m7_scst_last_executed_test_number != 10)
	{
		while(1);
	}

	//再次启动0~27号测试项
	m7_scst_execute_core_tests(0, 27);
	//判断最后一次测试项ID是否为35
	if(m7_scst_last_executed_test_number != 27)
	{
		while(1);
	}
	//判断最后一次测试项返回值是否为35号测试的参考签名值
	if(m7_scst_accumulated_signature == 0x7F0BF5A3U)
	{
		while(1);
	}

	//启动29~49号测试项
	m7_scst_execute_core_tests(29, 49);
	//判断最后一次测试项ID是否为48
	if(m7_scst_last_executed_test_number != 49)
	{
		while(1);
	}
	//判断最后一次测试项返回值是否为49号测试的参考签名值
	if(m7_scst_accumulated_signature == 0x2F6AB216U)
	{
		while(1);
	}

	//m7_scst_execute_core_tests(28, 28); //28号测试项暂时有问题，待解决
}

注意①：SCST测试项是可以在应用程序中周期性启动的。
注意②：在测试代码中，我跳过了第28号测试项，因为在测试过程中，发现该项测试无法通过，发现死在了一条STREX指令，这是因为这条指令是给FLASH的一个地址执行写操作，但是在MCAL代码中SystemInit中有一个配置MPU的操作，默认是将FALSH配置成了禁止写性所以我们有两种方法让第28测试项通过，第一种就是将FLASH的读写属性改成可写，第二种就是直接Disable MPU，具体如下:

/*配置FLASH区域为可写*/
rasr[2]=0x020B002BUL;
/*Disable MPU*/
S32_MPU->CTRL &= (~S32_MPU_CTRL_ENABLE_MASK);

个人觉得这应该是条bug，看官方是否会在后面将其修复。
至此，关于SCST的应用就全部介绍完毕了。