前言
SoC 搭建好了后，就可以测试 ddr3 了。我觉得这种测试思路很值得借鉴，尤其是在早期 SoC 的开发过程中。
首先我的设计目标是：
- 上电并且 reset 释放后，CPU 的 PC 直接访问 Boot ROM；
- Boot ROM 中放着一个bootloader，它的作用是从 sd 卡中搬运程序数据到 ddr3 中；
- 搬运完后，CPU 跳转到 ddr3 中执行目标程序。
以上要确保：
- 硬件上： Boot ROM 访问正常、sd 卡扇区读取正常、ddr3 访问正常，axi 等各种数据通道正常；
- 软件上：bootloader 要工作正常。
bootloader 测试
目前只有两个 led 可以用来协助 debug。只需要写一个电灯的 bootloader 就可以了。这个可以根据 led 的反应来确认 CPU 是启动正常、 Boot ROM 读取正常。
ddr3 测试
上面的测试通过后，就可以测试 ddr3 了。思路是将 bootloader 中的代码搬运到 ddr3 然后跳转到 ddr3：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
| #==============================================================================
# DDR 代码段（会被复制到 DDR 0x00000000 执行）
# 注意：这段代码必须是位置无关的，使用绝对地址访问外设
#==============================================================================
.align 4
ddr_code_start:
# 重新初始化 LED 寄存器基址（因为在 DDR 中执行，不能依赖寄存器值）
lu12i.w $t0, 0x1FD0F
ori $t0, $t0, 0x000 # 0x1FD0F000
ddr_blink_loop:
# LED1 亮
li.w $t1, 0x2
st.w $t1, $t0, 0
# 延时 0.1s
lu12i.w $t2, 0x7A
ori $t2, $t2, 0x120
ddr_delay_on:
addi.w $t2, $t2, -1
bne $t2, $zero, ddr_delay_on
# LED1 灭
li.w $t1, 0x0
st.w $t1, $t0, 0
# 延时 0.1s
lu12i.w $t2, 0x7A
ori $t2, $t2, 0x120
ddr_delay_off:
addi.w $t2, $t2, -1
bne $t2, $zero, ddr_delay_off
# 无限循环
b ddr_blink_loop
.align 4
ddr_code_end:
.end
|
只要观察到 ddr3 的代码对应的 led 闪烁情况就可以认为 ddr3 访问写、读正常。
sd 测试
这个测试很复杂，因为一旦测试失败，就得更加精细化被测试的信号：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
| # SD Card Test Program for LoongArch32R SoC
#
# 功能：
# 1. 等待 SD 卡初始化完成（LED0 闪烁，0.1s间隔）
# 2. 初始化完成后，两灯都亮 2 秒
# 3. 读取扇区 0 的 512 字节（MBR）
# 4. 校验偏移 510-511 字节是否为 0x55, 0xAA（MBR 签名）
# 5. 显示结果：
# - 成功 (0x55AA) → LED1 闪烁（0.1s间隔）
# - 失败 → 两灯快闪（0.05s间隔）
#
# 测试判据：
# - LED0 一直闪烁 → SD 卡未初始化（硬件问题/无卡）
# - LED0 闪 → 两灯亮 → 两灯快闪 → SD 卡读取失败
# - LED0 闪 → 两灯亮 → LED1 闪 → SD 卡完全正常！
|
测试失败后，需要检测内部状态：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
| # SD Card Diagnostic Program
#
# 测试流程：
# 阶段1: LED0 闪 2 次（确认启动）
# 阶段2: 检查 SD 初始化状态
# - init_done=0 → LED0 常亮（SD 未初始化）
# - init_done=1 → 继续
# 阶段3: 检查 SD busy 状态
# - busy=1 → LED1 常亮（SD 忙）
# - busy=0 → 继续
# 阶段4: 发送读取命令，检查 busy 变化
# - busy 没变成 1 → 两灯交替闪（命令没被接收）
# - busy 变成 1 → 继续
# 阶段5: 等待 data_ready
# - 超时无数据 → LED0 快闪（没收到数据）
# - 有数据 → 继续
# 阶段6: 读取第一个字节并显示
# - LED 显示数据的低 2 位
# 阶段7: 等待 read_done
# - 成功 → 两灯常亮
# - 超时 → 两灯快闪
#
# LED 含义：
# - LED0 常亮: SD 卡未初始化
# - LED1 常亮: SD 卡一直忙
# - 两灯交替闪: 读取命令没被接收
# - LED0 快闪: 等待数据超时
# - 两灯常亮: 测试完成
# - 两灯快闪: read_done 超时
|
测试 2：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
| # SD Card Diagnostic Program V2
#
# 测试流程：
# 1. LED0 闪 2 次（确认启动）
# 2. 等待 init_done=1（最多 2 秒）
# 3. 检查 busy=0
# 4. 写入 SD_CTRL=1，然后立即读回 SD_CTRL 检查 sd_rd_start_reg
# 5. 多次读取 SD_STATUS，检查 busy 是否变化
# 6. 显示结果
#
# LED 含义：
# - LED0 常亮: SD 卡未初始化（Phase 2 超时）
# - LED1 常亮: SD 卡一直忙（Phase 3 失败）
# - LED0 快闪: sd_rd_start_reg 没有被设置（写入失败）
# - LED1 快闪: sd_rd_start_reg 设置了但 busy 没变（sd_rd 没响应）
# - 两灯交替闪: busy 变成 1 了，继续等待 data_ready
# - 两灯常亮: 测试完成（成功读到数据）
|
如果继续错误，还要检查 FIFO：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
| # SD Card FIFO Test - 测试 FIFO 读取功能
#
# 测试流程：
# 1. 等待 SD 初始化完成
# 2. 发送读取命令
# 3. 等待 read_done
# 4. 用 LED 显示 FIFO 中的字节数（sd_fifo_count 的低 2 位）
# 5. 读取字节 510 和 511，用 LED 显示
#
# LED 含义：
# - LED0 闪烁: 等待初始化
# - 两灯都亮 2 秒: 初始化完成
# - LED 显示数字: 显示数据
|
每一次修改完代码（bootloader、verilog）后，都得重新综合，因此比较费时间。
从 sd 卡中加载 xOS
测试结束后，就可以尝试从 sd 卡中加载 xOS 了。最终会跳转到 shell 中，只要观察到led 轮流点亮，就可以认为执行成功了：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
| void shell_run(void) {
uart_display_printf(0,0,"\n");
uart_display_printf(0,0,"========================================\n");
uart_display_printf(0,0," xOS - Simple Operating System\n");
uart_display_printf(0,0," for LoongArch32R SoC\n");
uart_display_printf(0,0,"========================================\n");
uart_display_printf(0,0,"\n");
uart_display_printf(0,0,"Type 'help' for available commands.\n");
uart_display_printf(0,0,"\n");
shell_print_prompt();
while (1) {
blink_led(LED0, 1);
blink_led(LED1, 1);
int scancode = kb_get_scancode();
if (scancode >= 0) {
process_scancode((uint8_t)scancode);
}
}
}
|
最终也是成功！