一、簡介
我們前一篇文章說明了 WPI OP-Killer 的 Linux 開發環境架設，讓使用者可以快速掌握編譯、燒錄及開機的操作方法與流程。接下來要介紹的是 DDR Calibration & Stress Test，這是當您要自行製作客製化板子時，很重要的一個環節。
DDR 是 MPU 最小開機系統中一個重要的部分，DDR 是否可以工作正常，關係到了 PCB 走線、板材等問題，在硬體設計時需要多加注意，軟體、韌體部分則需要注意 DDR 參數的設定。
本篇文章會以容量 4GB 的 LPDDR4 為例，說明如何調整 DDR 參數並利用壓力測試驗證參數的可靠性。
二、軟體需求
軟體開發包：NXP Linux BSP L5.10.9_1.0.0
DDR 暫存器配置表：MX8M_Plus_LPDDR4_RPA_v6.xlsx
https://community.nxp.com/t5/i-MX-Processors-Knowledge-Base/i-MX-8M-Plus-DDR-Register-Programming-Aids-RPA/ta-p/1235352
DDR 工具：mscale_ddr_tool _v3.20_setup.exe.zip
https://community.nxp.com/t5/i-MX-Processors-Knowledge-Base/i-MX-8M-Family-DDR-Tool-Release/ta-p/1104467
三、硬體需求
開發板：WPI OP-Killer EVM
圖一、OP-Killer SOM EVM 正面
圖二、OP-Killer SOM EVM 背面
圖三、OP-Killer IO EVM 正面
圖四、OP-Killer IO EVM 背面
四、填寫 DDR 暫存器配置表 (RPA)
1. 開啟 RPA 檔
2. 切換 Register Configuration 分頁並填寫表格橙色部分
1) Manufacturer - 填寫 DDR 廠牌
2) Memory part number - 填寫 DDR 型號
3) Density per channel per chip select (Gb) - 填寫 DDR 容量
4) Number of Chip Selects used - 填寫 Chip Select 數量
5) Number of ROW Addresses - 填寫 Row 數量
6) Number of COLUMN Addresses - 填寫 Column 數量
7) Bus Width - 填寫 Data Bus Width
8) Clock Cycle Freq (MHz) - 填寫 Clock 頻率
3. 建立 DS 檔
1) 切換到 DDR stress test file 分頁
2) 創建 DS 檔並將分頁中所有內容複製到 DS 檔中
五、使用 DDR 工具
1. 安裝 DDR 工具
1) 解壓縮 DDR 安裝包
2) 執行安裝檔，安裝工具包
2. 硬體設定
1) 將 SOM 指撥開關 (SW4) 設定為 off-off-off-on
2) 使用 USB Type-C 將 PC 與 IO PWR/USB TYPE C 插槽 (J3) 連接在一起
3) 使用 Micro USB 將 PC 與 DEBUG 插槽 (J15) 連接在一起
4) 打開 IO 電源開關 (J2)
3. 執行 MSCALE_DDR_Tool.exe
我們前一篇文章說明了 WPI OP-Killer 的 Linux 開發環境架設，讓使用者可以快速掌握編譯、燒錄及開機的操作方法與流程。接下來要介紹的是 DDR Calibration & Stress Test，這是當您要自行製作客製化板子時，很重要的一個環節。
DDR 是 MPU 最小開機系統中一個重要的部分，DDR 是否可以工作正常，關係到了 PCB 走線、板材等問題，在硬體設計時需要多加注意，軟體、韌體部分則需要注意 DDR 參數的設定。
本篇文章會以容量 4GB 的 LPDDR4 為例，說明如何調整 DDR 參數並利用壓力測試驗證參數的可靠性。
二、軟體需求
軟體開發包：NXP Linux BSP L5.10.9_1.0.0
DDR 暫存器配置表：MX8M_Plus_LPDDR4_RPA_v6.xlsx
https://community.nxp.com/t5/i-MX-Processors-Knowledge-Base/i-MX-8M-Plus-DDR-Register-Programming-Aids-RPA/ta-p/1235352
DDR 工具：mscale_ddr_tool _v3.20_setup.exe.zip
https://community.nxp.com/t5/i-MX-Processors-Knowledge-Base/i-MX-8M-Family-DDR-Tool-Release/ta-p/1104467
三、硬體需求
開發板：WPI OP-Killer EVM
圖一、OP-Killer SOM EVM 正面
圖二、OP-Killer SOM EVM 背面
圖三、OP-Killer IO EVM 正面
圖四、OP-Killer IO EVM 背面
四、填寫 DDR 暫存器配置表 (RPA)
1. 開啟 RPA 檔
2. 切換 Register Configuration 分頁並填寫表格橙色部分
1) Manufacturer - 填寫 DDR 廠牌
2) Memory part number - 填寫 DDR 型號
3) Density per channel per chip select (Gb) - 填寫 DDR 容量
4) Number of Chip Selects used - 填寫 Chip Select 數量
5) Number of ROW Addresses - 填寫 Row 數量
6) Number of COLUMN Addresses - 填寫 Column 數量
7) Bus Width - 填寫 Data Bus Width
8) Clock Cycle Freq (MHz) - 填寫 Clock 頻率
3. 建立 DS 檔
1) 切換到 DDR stress test file 分頁
2) 創建 DS 檔並將分頁中所有內容複製到 DS 檔中
五、使用 DDR 工具
1. 安裝 DDR 工具
1) 解壓縮 DDR 安裝包
2) 執行安裝檔，安裝工具包
2. 硬體設定
1) 將 SOM 指撥開關 (SW4) 設定為 off-off-off-on
2) 使用 USB Type-C 將 PC 與 IO PWR/USB TYPE C 插槽 (J3) 連接在一起
3) 使用 Micro USB 將 PC 與 DEBUG 插槽 (J15) 連接在一起
4) 打開 IO 電源開關 (J2)
3. 執行 MSCALE_DDR_Tool.exe
4. 設定 DDR 工具
1) 按下 Search，搜尋 Debug Port
2) 選擇 Cortex-A53 的 COM Port (數字較大的COM Port)，按下 Connect
3) 點選 Load DDR Script 選擇我們之前製作的 DS 檔，Target 選擇 MX8M-Plus，Density 選擇 4G，DDR 選擇 LPDDR4，按下 Download
4) Script 下載完成即可在下方 log 視窗看到完成訊息。
5. 執行 DDR Calibration
1) 按下 Calibration，DDR 工具會自動執行 DDR Calibration
2) 按下 Gen Code，產生 U-Boot 所需的 DDR 參數檔 (lpddr4_timing.c)
6. 執行 DDR Stress Test
1) 在 Start Freq 與 End Freq 填入希望測試的頻率區間，如設為 0，則使用當前頻率做測試
2) 建議可以勾選 Over Night Test 選項，使用長時間測試來確保 DDR 參數的穩定度。
六、修改 U-Boot DDR 參數
1. 修改 optee-os 參數
1) optee-os 原始碼路徑
${Build DIR}/tmp/work/imx8mpevk-poky-linux/optee-os/3.10.0.imx-r0/git/
2) 修改 conf.mk，將 mx8mpevk DDR Size 從 6GB 改為 4GB
$ vim core/arch/arm/plat-imx/conf.mk
2. 修改 u-boot-imx 參數
1) u-boot-imx 原始碼路徑
${Build DIR}/tmp/work/imx8mpevk-poky-linux/u-boot-imx/1_2020.04-r0/git/
2) 將先前使用 DDR 工具做出的 DDR 參數檔取代 board/freescale/imx8mp_evk/lpddr4_timing.c
3) 修改 include/configs/imx8mp_evk.h，PHYS_SDRAM_SIZE 與 PHYS_SDRAM_2_SIZE 總和為 DDR 容量。
3. 重新編譯
$ bitbake -f -c compile optee-os && bitbake -f -c deploy optee-os
$ bitbake -f -c compile u-boot-imx && bitbake -f -c deploy u-boot-imx
$ bitbake -f -c compile imx-boot && bitbake -f -c deploy imx-boot
4. 更新 U-Boot 映像檔
$ dd if=imx-boot of=/dev/mmcblk2 bs=1k seek=2 && sync
七、在 Linux OS 下測試 DDR
1. 使用 free 指令確認空閒的記憶體大小
# free -m
2. 使用 memtest 指令進行 DDR 測試
# memtest ${DDR Free Size}
總結一下本篇文章，從填寫 DDR 暫存器配置表 (RPA)，使用 DDR 工具做 Calibration 及 Stress Test，將參數回填到 U-Boot Source Code，最後使用 Linux OS 做 DDR 測試，經過這麼多繁瑣的動作，都是要確認 DDR 的穩定度。主要原因是，如果 DDR 不穩定的話，系統在相較嚴苛的環境下或是執行 Loading 較重的任務時，很容易導致系統崩潰，且崩潰的時間點及狀況都是非常隨機的，這樣的現象會讓使用者在開發階段面臨許多的問題，花費許多時間。為了減少這種時間人力的浪費，在開案初期確保 DDR 穩定性是一件非常重要的事情。
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