Tham nhũng bộ nhớ flash AVR

Câu hỏi này có liên quan đến việc tự lập trình AVR .

Thông tin dự án:
Chúng tôi có một sản phẩm chạy bằng pin sử dụng ATMEGA644P. Ứng dụng chạy vĩnh viễn trong chế độ ngủ và chỉ thức dậy một lần một giây (RTC) hoặc khi một trong hai dòng ngắt bên ngoài được kích hoạt.

Thiết bị có bộ tải khởi động khá đơn giản, giao tiếp qua UART (sử dụng IC giao diện RS232). Nó chỉ phục vụ như một phương pháp thuận tiện để cập nhật chương trình cơ sở để không yêu cầu lập trình viên ISP phần cứng. (Trình tải khởi động dự kiến ​​telegram bảo mật tổng kiểm tra)

Các thiết bị được thiết kế với DISABLED bên trong màu nâu vì nó tăng gấp đôi mức tiêu thụ năng lượng và thời lượng pin dài là bắt buộc (tôi đoán rằng nên sử dụng phát hiện ra bên ngoài màu nâu - thiết kế lại đang hoạt động).

Vấn đề:
Cứ sau vài tháng, một thiết bị chỉ dừng hoạt động, KHÔNG có bản cập nhật firmware nào được thực hiện trên các thiết bị đó. Tuy nhiên, sau khi kiểm tra thêm, nội dung flash của các thiết bị đó dường như bị hỏng. Hơn nữa, pin của một số thiết bị đó vẫn còn tốt, nhưng tôi không muốn loại trừ một số tình huống dưới điện áp.

Đây là so sánh nội dung flash ban đầu (trái) với nội dung bị hỏng (phải):

Một số quan sát:

• Một khối bị hỏng luôn bao gồm ít nhất một trang flash (256 byte) và được căn chỉnh trang. Nói cách khác: Chỉ toàn bộ trang bị ảnh hưởng, không phải byte đơn.
• Nội dung bị hỏng đọc 0xFF hầu hết thời gian, nhưng cũng có thể chứa một số giá trị khác hoặc hoàn toàn "ngẫu nhiên".
• Thanh nhỏ ở bên trái của hình ảnh cho thấy tất cả các khu vực bị ảnh hưởng. Đối với thiết bị này, nó chiếm khoảng một phần mười của tổng số nội dung flash.
• Chúng tôi có một thiết bị chỉ có một trang bị ảnh hưởng.

Điều hoàn toàn hợp lý là tình trạng dưới điện áp trong khi ghi bộ nhớ flash có thể làm hỏng nội dung flash. Tuy nhiên, điều này có nghĩa là một số lệnh nhạy cảm flash phải được thực thi.

Có thể bộ điều khiển đang khởi động lại ngẫu nhiên do điện áp thấp và mã bộ tải khởi động hoạt động hoàn toàn không thể đoán trước trong thời gian này. Để trích dẫn một số người từ một diễn đàn khác liên quan đến điện áp thấp:

"Không chỉ các lệnh ngẫu nhiên từ flash được thực thi, mà là thời gian hướng dẫn ngẫu nhiên (không có gì đảm bảo rằng mã từ flash sẽ được đọc và giải thích chính xác). Cùng với các phần khác của mcu có thể không hoạt động như được thiết kế, bao gồm cả bảo vệ cơ chế. "

Câu hỏi:
Bạn có nghĩ rằng "hành vi ngẫu nhiên trong khi điện áp thấp và thực hiện một số hướng dẫn thay đổi dữ liệu trong các trang flash" - giải thích là âm thanh? Nếu đó là trường hợp, tại sao chúng ta không thấy loại lỗi này mọi lúc chỉ là nguyên nhân của một số vấn đề phần mềm (tràn ngăn xếp, con trỏ không hợp lệ).

Bạn có ý tưởng nào khác có thể gây ra loại tham nhũng này không? Điều này có thể được gây ra bởi EMI / ESD?

Bạn nên chú ý rằng đèn flash không được ghi, nó bị xóa. Một đèn flash bị xóa có đầy 0xFF. 256 byte đầu tiên của bạn bị xóa hoàn toàn, vùng 256 byte thứ ba của bạn bị xóa một phần (bạn chỉ có 0 đến 1 bitflips từ dữ liệu chính xác đến một lỗi bị hỏng).

Theo bảng dữ liệu , đèn flash này có thể xóa trang (tôi thường làm việc với các khối xóa lớn hơn các trang). Như đã thấy trong trang 282, Thực hiện xóa trang bằng SPM khá dễ dàng.

Bạn có thể quan tâm theo phần 23.8.1 (Ngăn chặn tham nhũng Flash):

Một lỗi chương trình Flash có thể được gây ra bởi hai tình huống khi điện áp quá thấp. Đầu tiên, một chuỗi ghi thông thường vào Flash yêu cầu điện áp tối thiểu để hoạt động chính xác. Thứ hai, CPU có thể thực thi các lệnh không chính xác, nếu điện áp cung cấp để thực hiện các lệnh quá thấp. Flash tham nhũng có thể dễ dàng tránh được bằng cách làm theo các khuyến nghị thiết kế này (một là đủ):

1. Nếu không cần cập nhật Boot Loader trong hệ thống, hãy lập trình các bit Khóa Boot Loader để ngăn chặn mọi cập nhật phần mềm Boot Loader.
2. Giữ cho thiết bị AVR RESET hoạt động (ở mức thấp) trong thời gian điện áp nguồn không đủ.
   Điều này có thể được thực hiện bằng cách kích hoạt Bộ phát hiện màu nâu bên trong (BOD) nếu độ tuổi hoạt động phù hợp với mức phát hiện. Nếu không, có thể sử dụng mạch bảo vệ đặt lại VCC thấp bên ngoài. Nếu quá trình thiết lập lại xảy ra trong khi hoạt động ghi đang diễn ra, thao tác ghi sẽ được hoàn thành miễn là điện áp nguồn cung cấp đủ.
3. Giữ lõi AVR ở chế độ ngủ Tắt nguồn trong thời gian VCC thấp. Điều này sẽ ngăn CPU cố gắng giải mã và thực hiện các hướng dẫn, bảo vệ hiệu quả Thanh ghi SPMCSR và do đó Flash không bị ghi không chủ ý.

Đây là một vấn đề nổi tiếng và ảnh hưởng đến nhiều bộ vi điều khiển (không chỉ Atmel). Phần cứng điều khiển bộ nhớ flash làm hỏng hoặc xóa một phần bộ nhớ trong điều kiện điện áp thấp. Cách khắc phục đơn giản là cho phép bảo vệ màu nâu.

Bạn nên luôn luôn kích hoạt bảo vệ màu nâu trên vi điều khiển là chuyện đương nhiên.

Điện áp dưới là một nguyên nhân rất có thể. Ví dụ, tôi đã từng có một dự án trong đó mức độ đen 1,8 V thường xuyên gây ra tham nhũng và những tham nhũng này không bao giờ có thể được sao chép với mức độ 3,5V.

Lưu ý rằng bộ xử lý chạy càng nhanh thì càng nhạy cảm với các vấn đề dưới điện áp. Nếu giảm tần số CPU là một tùy chọn có sẵn cho bạn, nó có thể đáng để thử.

EMC sẽ là kẻ thù lớn nhất của bạn, nếu ai đó không tuân theo các quy tắc chính của thiết kế PCB. Dưới đây là những điều quan trọng nhất theo kinh nghiệm của riêng tôi: - chặn tụ điện trên bất kỳ IC nào, bất kể nhà sản xuất nói gì với bạn trong bảng dữ liệu của họ về sơ đồ vô sinh, đặt ít nhất một trong khoảng 100pF - 1nF trên mỗi đường dây điện của IC mỗi lớp PCB càng nhiều càng tốt. Những khu vực đó sẽ được liên lạc qua tất cả các lớp thông qua vias thường xuyên như sở hữu, một mạng lưới 50 triệu là một giá trị tốt. Kết nối các khu vực với tín hiệu mặt đất. - Không bao giờ để đồng không được kết nối (nổi, không có tín hiệu được kết nối) trong PCB của bạn. Nó hoạt động như một ăng-ten và đặt bức xạ điện từ lên các thiết bị một cách dứt khoát - tạo ra các dấu vết mang tín hiệu đồng hồ càng ngắn càng tốt

Tìm thêm chi tiết theo yêu cầu của công cụ tìm kiếm như "hướng dẫn thiết kế pcb bằng chứng emc"