軟件工程師換一顆芯片后，會發(fā)生什么？寄生電容來添亂

時間：2021-09-18 14:45:55

關鍵字：電容芯片

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[導讀]前言由于不可抗拒因素，原定性產品替換一顆器件，該器件的目的是防止外界EMI干擾，位置處于處理器和SD卡之間，器件是為每個SD卡信號線連接100Ω電阻。更換后，SD卡探測正常，從SD卡讀寫幾十KB文件功能正常，?從SD卡數據500KB以上的文件永遠無法讀完，系統(tǒng)其他功能依舊正常，再...

前言

由于不可抗拒因素，原定性產品替換一顆器件，該器件的目的是防止外界EMI干擾，位置處于處理器和SD卡之間，器件是為每個SD卡信號線連接100Ω電阻。

更換后，SD卡探測正常，從SD卡讀寫幾十KB文件功能正常，?從SD卡數據500KB以上的文件永遠無法讀完，系統(tǒng)其他功能依舊正常，再次插拔SD卡不可識別，只能關機重啟。

問題原因：新舊器件的寄生電容有差異，SD卡時鐘信號畸形，處理器SD控制器

下面看看整個曲折排查過程

方向錯誤

前天，報告故障時同事沒有把事情給我描述清除，僅說“更換EMI器件后，從SD卡里執(zhí)行系統(tǒng)更新時被卡住了，進度條走不完”。我到產線的確每次都能復現(xiàn)改描述問題。慶幸，容易復現(xiàn)以前都好辦，可我的排查方向錯了，被問題描述誤導而去檢查設備驅動是否存在問題，比如mmc驅動里某個核心死鎖、等待信號量、while循環(huán)、狀態(tài)機混亂。

納悶著產品都量產好幾年了，從SD卡執(zhí)行系統(tǒng)更新功能我還特別關注過可靠性。生怕好好一臺設備升級變磚。于是一下午在新、老器件上嘗試對比差異。生產部門的示波器很難用，只用它初略對比信號高、低電平范圍，沒能捕獲到實際頻率響應特性，粗略觀測到兩設備插入SD卡后某幾個信號線邏輯電平不一致，一個高電平、一個低電平，至于原因未知。

快下班時同事告知：“設備可以正常保存數據文件到SD卡?！?。

What？有這么神奇？

設備業(yè)務數據每個文件只有200KB以內，我嘗試著用dd命令在SD卡根目錄創(chuàng)建若干不同大小文件，再telnet到設備上逐個 hexdump它們，發(fā)現(xiàn)500KB文件大小是個分水嶺。

閱讀手冊

次日，對比新老器件的手冊說明，兩器件的差異僅僅在于寄生電容上，老器件寄生電容8.5pF，新器件36pF。其實這個時候動手算算時間響應系數、SD卡工作頻率、在芯片手冊時序特性就能確認故障點在這了，本產品的SDIO時鐘頻率48MHz。

SDIO這部分我不是太熟悉，嘗試在群里請求幫助。

抱幾臺設備去實驗室做對比實驗，用著熟悉的示波器，操作起來游刃有余。

老器件的波形勉強還行，至少算是個正弦波，新器件的波形已經被寄生電容展寬成?斜三角波。初步懷疑布線質量差勁，波形抖動，訪問大文件時時鐘抖動累加影響處理器時序，狀態(tài)機混亂。訪問小文件時任務小巧。數個時鐘偏差不足以引起單次讀寫任務執(zhí)行。

眼圖

是德科技的這款示波器默認沒開放眼圖功能，要使用眼圖也行，1萬RMB購買軟件擴展功能lisence。我只能退而求其次使用它的?Mask（模板）功能?。這個功能原理和眼圖類似，下文我還是用眼圖來稱呼它。Mask功能缺少眼圖下移動標桿測量的能力，不能測量“眼鏡”開口大小，無法得知3dB位置，一拖動動屏幕任何參數，Mask數據都會丟失。

怎么讓處理器保持讀取數據內容呢？

讓處理器反復地在SD卡上拷貝1MB文件就行了，記得末尾清除文件系統(tǒng)緩存，防止linux在內存里緩存SD卡文件。

while [ 1 ]do cp /mnt/sd/1MB.img /mnt/sd/unuse.img echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches # 清除緩存done每個眼圖都保持1min測試時長。

老器件的波形實際上也是存在抖動的，好在抖動不劇烈，抖動位置規(guī)則的分布在5個密集區(qū)域。

新器件的眼圖我需要說明一下，文章開頭描述“只要訪問SD卡500KB以上的數據無響應，不再有時鐘”。于是我對測試shell做了小修改，每次僅處理10KB的文件，接著讓總線休息一下，避免shell執(zhí)行太快SD控制器的來不及停止就繼續(xù)執(zhí)行。有了這個延時，所以新器件1min眼圖效果和老器件是不能直接對比的，初略看他的抖動會比老器件的強。