CN111627491A - 一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块以及其测试方法。基于USB3.0的Flash存储器测试模块包括：用于连接待测Flash存储器以进行测试的FPGA最小***，以及与所述FPGA最小***通过USB3.0接口模块形成通信连接的上位机，所述USB3.0接口模块用于实现FPGA最小***与上位机之间的指令和数据传输。本发明提供的测试模块测在FPGA控制下，能实现Flash存储器擦除，读和写操作，操作的结果由FPGA处理后，通过USB3.0传输到上位机显示，用户可通过上位机控制等操存储器的测试。
Description
技术领域
本发明涉及Flash存储器测试技术领域，特别是涉及一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块及其测试方法。
背景技术
Flash等非易失性存储介质中，可以根据芯片的技术架构分为不同的类型：Nor型和Nand型Flash芯片。基于Nand Flash的SSD具有快速，紧凑，重量轻，功耗低，可靠性高的特点。Nand Flash没有单独的地址和数据总线。在大容量数据存储中，它也被广泛使用。
由于Nand Flash的制造过程，存储器芯片中某些块的地址在出厂或使用过程中无法访问，这些块被称为无效块(即坏块)。当芯片出厂时，允许有一定数量的坏块，数量一般在2％到5％之间，且规定当执行Nand Flash擦除或写入操作时，坏块不能***作。因此，为了解决识别坏块的问题，制造商将在芯片出货时以不同的方式标记坏块。
为了标记坏块，就需要对Flash存储器测试，然而目前的测试手段尚不能更好满足要求，有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的针对上述的问题，而提供一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块及其测试方法，其可以测试大批量的存储器，并且该模块具有通用性，可用于测试所有类似的存储器。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块，包括：
用于连接待测Flash存储器以进行测试的FPGA最小***，以及与所述FPGA最小***通过USB3.0接口模块形成通信连接的上位机，所述USB3.0接口模块用于实现FPGA最小***与上位机之间的指令和数据传输。
进一步的，所述FPGA最小***包括有USB3.0通信模块、指令识别模块、Flash控制模块以及串口通讯模块，所述串口通讯模块通过控制总线、地址总线以及数据总数与待测Flash存储器通信连接，实现在待测Flash存储器中读写数据的操作。
进一步的，所述上位机具有操作显示界面，在操作显示界面上显示有功能菜单，包括启动监听、LED控制和按键监听；
当上位机与连接待测Flash存储器的FPGA最小***通信连接成功后，按下启动监听，即可开始测试；
LED控制下的三个按键分别为擦除操作、写操作和读取数据；
所述按键监听下有三个LED指示灯，分别为等待，操作成功以及操作失败。
优选的，所述FPGA最小***中使用的芯片是Xilinx Spartan 6系列FPGA，型号为XC6SLX16，324引脚FBGA封装。
优选的，所述USB3.0接口模块中使用的USB3.0芯片是CYUSB3014，内部控制器EZ-USB FX3是赛普拉近几年开发的的USB3.0外设控制器。
本发明的目的还在于提供一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块的测试方法，步骤如下：
首先，进行擦除操作测试：通过上位机输出擦除操作指令，传送到FPGA最小***，对Flash存储器进行擦除操作；擦除完毕后，FPGA最小***读出Flash存储器中数据并对测试结果判断，将判断结果发给上位机显示；若读出数据为FFh，则代表操作成功；
其次，通过进行写操作测试:通过上位机输出写操作指令，传送到FPGA最小***，对Flash存储器进行擦除操作；数据写进Flash存储器后，FPGA最小***执行读取操作，将写入Flash存储器中数据读出来，然后与写入的数据比较；若相同，则代表操作成功，否则失败；比较结果会发给上位机显示。
其中，所述的FPGA最小***的工作过程如下：
擦除指令执行时，FPGA最小***向Flash存储器发送擦除控制字，Flash存储器内部执行擦除操作，擦除结束后，FPGA最小***会向Flash存储器发送读取控制字，读取Flash存储器内部数据，读出的数据在FPGA最小***内比较，比较结果传给上位机；
当写指令执行时，FPGA最小***内部会产生1到255的255个数，在FPGA最小***控制下，255个数传送给写FIFO；当写FIFO内部空间不为空时，写FIFO内部数据被读到FPGA最小***总线上并写入到Flash存储器中，数据写完后，FPGA最小***发送读取命令，将Flash存储器中数据读出，与1到255个数进行比较；FPGA最小***将比较结果发送给上位机，完成测试工作。
本发明提供的测试模块测在FPGA控制下，能实现Flash存储器擦除，读和写操作，操作的结果由FPGA处理后，通过USB3.0传输到上位机显示，用户可通过上位机控制等操存储器的测试。
附图说明
图1为基于USB3.0的Flash存储器测试模块的FPGA最小***电路图；
图2为基于USB3.0的Flash存储器测试模块的上位机操作显示界面。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明用于连接待测Flash存储器以进行测试的FPGA最小***，以及与所述FPGA最小***通过USB3.0接口模块形成通信连接的上位机，所述USB3.0接口模块用于实现FPGA最小***与上位机之间的指令和数据传输。
进一步的，所述FPGA最小***包括有USB3.0通信模块、指令识别模块、Flash控制模块以及串口通讯模块，所述串口通讯模块通过控制总线、地址总线以及数据总数与待测Flash存储器通信连接，实现在待测Flash存储器中读写数据的操作。
本发明中，上位机的软件控制显示界面，如图2所示，在器件信息菜单中，选中USB3.0设备，即上位机与测试模块连接成功。连接成功后，点击按键/LED控制菜单，菜单内分为三个部分：启动监听、LED控制和按键监听。当上位机与测试模块连接成功后，按下启动监听，即可开始测试。LED控制下的三个按键分别为擦除操作、写操作和读取数据。按下操作后，指令会通过USB3.0传输给FPGA，测试的过程和结果会通过按键监听下的三个LED灯来显示进程与结果。
若所述的上位机连接成功后并启动监听后的状态，代表等待状态的LED会一直闪烁，表示上位已准备就绪，可以开始执行测试。执行擦除操作或者写操作后，成功时，中间的代表成功的LED灯会闪烁，否则代表失败的LED灯会闪烁。
优选的，所述FPGA最小***中使用的芯片是Xilinx Spartan 6系列FPGA，型号为XC6SLX16，324引脚FBGA封装。
优选的，所述USB3.0接口模块中使用的USB3.0芯片是CYUSB3014，内部控制器EZ-USB FX3是赛普拉近几年开发的的USB3.0外设控制器。
本发明的测试模块，进行测试时分为两个步骤进行：
首先进行擦除测试，按下擦除操作键，开始进行擦除操作，当擦除完毕后，按下读取数据键，读出Flash存储器中的数据，测试的结果经过判断后，将判断的结果发给上位机；因为所选的Flash存储器擦除后，内部的数据会变成FFh,因此，如果读出的数据为FFh，则代表操作成功；
其中，上述的擦除操作的过程相当于对Flash存储器的擦除和读取进行了测试。
其次，进行Flash存储器的写数据的测试，按下与操作键，进行数据的定入，当数据写进Flash存储器后，按下读取数据键，执行读取操作，将写入的数据读出来，然后与写入的数据比较，如果相同，则代表操作成功，否则失败；比较的结果会发给上位机。
本发明中，所述的FPGA最小***的工作过程如下：
擦除指令执行时，FPGA向Flash存储器发送擦除控制字，Flash存储器内部会执行擦除操作，在擦除结束后，FPGA会向Flash存储器再发送读取控制字，读取Flash存储器内部的数据，读出的数据会在FPGA内进行比较，比较的结果会通过USB3.0传给上位机；当写指令执行时，FPGA内部会产生1到255的255个数，在FPGA控制下，255个数给传送给写FIFO。当写FIFO内部空间不为空时，写FIFO内部的数据会被读到FPGA总线上，这些数据将会写入到Flash存储器中，当数据写完后，FPGA发送读取命令，将从Flash中的数据读出，然后与1到255个数进行比较。FPGA会将比较的结果通过USB3.0芯片发送给上位机完成测试工作。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优势：
测试模块在测试速度和可靠性上有很大的优势，同时由于测试模块采用USB3.0大数据传输，可扩展多种功能，比如读写速率测试，读状态、读ID等等，应用范围也十分广泛。
FPGA最小***的FPGA逻辑功能模块主要是通过硬件描述语言Verilog HDL完成的，整个***分为两部分：USB3.0模块和Flash控制模块。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块，其特征在于，包括：
用于连接待测Flash存储器以进行测试的FPGA最小***，以及与所述FPGA最小***通过USB3.0接口模块形成通信连接的上位机，所述USB3.0接口模块用于实现FPGA最小***与上位机之间的指令和数据传输。
2.根据权利要求1所述基于USB3.0的Flash存储器测试模块，其特征在于，所述FPGA最小***包括有USB3.0通信模块、指令识别模块、Flash控制模块以及串口通讯模块，所述串口通讯模块通过控制总线、地址总线以及数据总数与待测Flash存储器通信连接，实现在待测Flash存储器中读写数据的操作。
3.根据权利要求1所述基于USB3.0的Flash存储器测试模块，其特征在于，所述上位机具有操作显示界面，在操作显示界面上显示有功能菜单，包括启动监听、LED控制和按键监听；
当上位机与连接待测Flash存储器的FPGA最小***通信连接成功后，按下启动监听，即可开始测试；
LED控制下的三个按键分别为擦除操作、写操作和读取数据；
所述按键监听下有三个LED指示灯，分别为等待，操作成功以及操作失败。
4.根据权利要求1所述基于USB3.0的Flash存储器测试模块，其特征在于，所述FPGA最小***中使用的芯片是Xilinx Spartan 6系列FPGA，型号为XC6SLX16，324引脚FBGA封装。
5.根据权利要求1所述基于USB3.0的Flash存储器测试模块，其特征在于，所述USB3.0接口模块中使用的USB3.0芯片是CYUSB3014，内部控制器EZ-USB FX3是赛普拉近几年开发的的USB3.0外设控制器。
6.一种基于USB3.0的Flash存储器测试模块的测试方法，其特征在于，步骤如下：
首先，进行擦除操作测试：通过上位机输出擦除操作指令，传送到FPGA最小***，对Flash存储器进行擦除操作；擦除完毕后，FPGA最小***读出Flash存储器中数据并对测试结果判断，将判断结果发给上位机显示；若读出数据为FFh，则代表操作成功；
其次，通过进行写操作测试:通过上位机输出写操作指令，传送到FPGA最小***，对Flash存储器进行擦除操作；数据写进Flash存储器后，FPGA最小***执行读取操作，将写入Flash存储器中数据读出来，然后与写入的数据比较；若相同，则代表操作成功，否则失败；比较结果会发给上位机显示。
7.根据权利要求6所述的基于USB3.0的Flash存储器测试模块的测试方法，其特征在于，所述的FPGA最小***的工作过程如下：
擦除指令执行时，FPGA最小***向Flash存储器发送擦除控制字，Flash存储器内部执行擦除操作，擦除结束后，FPGA最小***会向Flash存储器发送读取控制字，读取Flash存储器内部数据，读出的数据在FPGA最小***内比较，比较结果传给上位机；
当写指令执行时，FPGA最小***内部会产生1到255的255个数，在FPGA最小***控制下，255个数传送给写FIFO；当写FIFO内部空间不为空时，写FIFO内部数据被读到FPGA最小***总线上并写入到Flash存储器中，数据写完后，FPGA最小***发送读取命令，将Flash存储器中数据读出，与1到255个数进行比较；FPGA最小***将比较结果发送给上位机，完成测试工作。
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