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2 ARM Cortex-M3 的测试

2.1 ARM Cortex-M3 内核简介

ARM Cortex-M 系列微处理器主要用于低成本和低功耗领域，如智能测量。人机接口设备。汽车和工业控制系统。大型家用电器。消费性产品和医疗器械等领域。图4 为Cortex-M 系列微处理器的简要框图。

ARM Cortex-M3 内核搭载了若干种调试相关的特性。

最主要的就是程序执行控制，包括停机(halting)。单步执行(stepping)。指令断点。数据观察点。寄存器和存储器访 问。性能速写(profiling)以及各种跟踪机制。Cortex-M3 的调试系统基于ARM 最新的CoreSight 架构，虽然内核本身不再含有JTAG 接口，但是提供了调试访问接口(DAP)的总线接口。通过DAP 可以访问芯片的寄存器，也可以访问系统存储器，并且可以在内核运行的时候访问，这就对芯片的测试提供了接口支持。集成Cortex-M3 内核的微处理器一般提供一个调试端口(DP)与DAP 相连，目前可用的调试端口包括SWJDP,既支持传统的JTAG 调试，也支持新的串行线调试协议。Cortex-M3 内核还能挂载一个嵌入式跟踪宏单元(ETM)。ETM 可以不断地发出跟踪信息，这些信息通过跟踪端口接口单元(TPIU)送到内核的外部，对于外部集成再跟踪信息分析仪的ARM 芯片，可把TIPU 输出的已执行指令信息捕捉到，并且送给芯片测试系统。

2.2 测试向量生成

用自动测试设备(ATE)测试ARM 芯片是一种传统的测试技术，其优点是可以灵活编制测试向量，专注于应用相关的功能模块和参数。但是由于ARM 芯片的功能与应用有相当的复杂性，因此对测试系统所具有的能力也要求较高。这就要求测试设备本身必须要具备测试各种不同功能模块的能力，包含对逻辑。模 拟。内存。高速或高频电路的测试能力等等。同时测试系统最好是每个测试通道都有自己的独立测试能力，避免采用资源共享的方式，以便能够灵活运用在各种不同 的测试功能上。所以常规的ARM 芯片测试设备往往要求相当高的配置才能应对测试需求。

测试的含义非常广泛，就ARM 芯片测试而言，可以定义多种类型的测试，不同类型的测试需要产生不同类型的测试向量。而测试向量生成的方法，虽然可以人工编制，但多数情况需要由测试向量 生成工具(ATPG)生成，才能产生比较完备的测试集。本文介绍的ARM 芯片测试方法，借助对应的ARM 芯片开发工具产生测试代码，再由专用的测试向量生成工具生成测试向量。这种方法的优点是能针对ARM 芯片应用开发人员关心的测试集合产生测试向量，因而比较高效，测试成本也能控制在比较低的水平上。此外，可以借助大量的ARM 芯片应用软件来转码，能大幅减少工作量。缺点是不容易用算法来实现自动生成完备的测试代码。

图5 为ARM 芯片测试向量生成器。测试代码一般可以从ARM 芯片开发例程中获得，测试向量通过编译器编译成ARM 芯片可执行代码，然后与激励向量和期望向量混合生成完整的ARM 芯片测试向量。ARM 芯片测试向量生成工具通过时间参数来确定测试代码。激励向量与期望向量之间的时序关系，ARM 芯片时间参数可从芯片手册中获得。测试向量生成后，通过BC3192 集成开发环境下载到测试系统图形卡中，启动测试程序，激励向量依序施加到被测ARM 芯片的输入端口，同时对输出端进行监测比较获得测试结果。综上，测试向量的产生是ARM 芯片测试的核心，本文所述测试向量生成器通过输入ARM 芯片可执行代码和芯片时间参数来产生测试逻辑，具有易用。高效的特点，现已用于多个ARMCortex 内核微处理器的测试中。

3 结论

本文通过分析ARM Cortex-M3 内核的工作原理和跟踪调试方法，利用通用的ARM 集成开发环境，结合BC3192V50 测试系统的测试向量生成器，能够快速高效产生基于ARM Cortex-M3 内核的微处理器测试向量，进而完成功能和直流参数测试。本案所述方法同样适于其他微处理器的测试。

关键词： 方法研究 实现 测试 微处理器 Cortex-M3 ARM