微控制器故障诊断..docVIP

微控制器故障诊断【微控制器故障诊断 1】忽视数字电路噪声，造成无线信号接收不稳定【微控制器故障诊断 2】不明白端口的工作原理，造成电动机超程【微控制器故障诊断 3 】偶尔出现中断延迟，休眠模式下任务无法启动【微控制器故障诊断 4 】调试过程很完美，但量产时却出现程序动作紊乱【微控制器故障诊断 5 】设备操作中突然重启时，应注意C语言的典型BUG【微控制器故障诊断 6 】通信终端有时无法通信，不能控制时钟切换【微控制器故障诊断 7 】不了解器件本来的功能，只使用了内存的1/4【微控制器故障诊断 8 】沿用过去的DMA机制，导致数据传输错误【微控制器故障诊断 9 】ROM BUG导致数千万日元损失，解决方案最终获专利【微控制器故障诊断 10 】电脑完全无法识别音频文件【微控制器故障诊断 11 】DVD录像机无法正常进行影像处理【微控制器故障诊断 12 】硬件与软件脱节，陷入无止境的调试 【微控制器故障诊断 1】忽视数字电路噪声，造成无线信号接收不稳定 　　手机、家电、汽车等产品经常会出现由于所配备的微控制器设计缺陷而发生故障，甚至可以说这种现象已经屡见不鲜。虽说开发总归会有失败，但从开发现场或者是市场上发现的故障来看，许多失败其实都出在基本原理不清上。本系列将通过12次连载，让开发现场的技术人员来讲解在实际开发过程中究竟出现了怎样的故障，解决这些故障又有哪些重要的基本原理和基本技术。 【发生的问题】 　　在某电子设备企业、负责无线高频电路设计的W君脸色阴沉。上司L发现其样子有些怪，于是问及W为何不悦。原来W负责的用于远程监控机械的小功率无线装置的接收性能总是不稳定，尽管W已经想尽了办法。 　　到底发生了什么，L决定先看看电路，结果让L大吃一惊。LSI的管脚竟然被翘起了40根！翘起的管脚和底板之间夹着芯片电阻。W表示考虑到数字电路产生的噪声会影响到高频电路，这样设计是为了尽可能让数字电路的信号平滑，以减小影响。0.5mm大小的芯片电阻密密麻麻一片，很是壮观，其孜孜不倦的精神令人惊叹，但即便是这样也未能稳定工作，而且在底板上排列这么多电阻，根本无法量产。 　　那么，发送的信号的接收情况又如何呢？L让W显示信号波形，开始接收信号的同时就时有规则的脉冲出现，接收的信号发生了明显的紊乱（图1-1）。  【原因与对策】 　　无线终端由三部分构成：将天线接收到的电波转换成解码器能够接收的信号的RF电路、将模拟信号数字化并解码为原来的数字信号的解码器、将解码器输出的数字信号存储到RAM中的微控制器（图1-2）。由于将接收到的数字信号写入RAM时有很多信号线同时工作，所以信号线间会产生较大的噪声。  　　再来看看通信数据是如何传送的（图1-3）。通信数据以Word为单位分割发送。每个Word为32bit，其中8bit为纠错码。由此就可以检测出数据是否因噪声等而损坏，错码如果是1bit的话可以纠正复原。  　　L尝试使用逻辑分析仪或者示波器分析什么时间、什么位置产生了噪声，结果发现微控制器在将解码器获得的数据写入RAM时出现了噪声。解码器将接收到的数据按1bit逐个传送至微控制器。微控制器在积累到8bit（1B）时就向RAM写入一次。也就是说，解码器每接收1个Word，要分3次向RAM写入（参照采取对策前的微控制器输出信号，图1-4）。这样，在解码器接收1个Word期间，就会有3次较大噪声的产生。因此解码器无法纠正接收错误，除了最初的Word（Word 1）外，其他的Word均无法准确接收。  　　单纯考虑的话，其实也可以先接收通信数据、把数据暂存在微控制器中，直到通信数据接收完毕为止，然后再一并写入RAM。但是，事实上因为通信规格中没有给信息的长度设置上限，而且微控制器的内存容量也有限，所以这种方法无法采用。 　　于是根据解码器可以纠正1bit错码的特点，想到了可以将一个Word积累起来1次写入，而不是分3次写入。由于微控制器访问RAM的速度足够高，因此与RF电路和解码电路处理1bit的时间（1/1200秒＝830μs）相比，只需极短的时间（10μs）即可完成微控制器向RAM的写入（参照采取对策后的微控制器输出信号，图1-4）。因此，向RAM的写入操作引发的噪声所导致的错码方面，每个Word不会超过1bit，这样解码器便能够纠正。 　　L赶紧向负责软件的S君说明了想法，请他修改了微控制器访问RAM的程序。测试的结果，信号的接收性能立刻变得稳定了。费心安装的芯片电阻不再需要，项目的完工期限也获得了保证。 　　该方法在设计阶段便使用了纠错能力，因此抗噪声性能较低。所以有人指出这并不是根本性的解决对策。不过，考虑到有限的开发期限和费用，当时只有该办法。令人高兴的是在各种环境下的测试结果