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解密工業級核心板的設計歷程

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-21     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:158
核心提示:

精美的食材配以輔料,做出來的可能是一道讓人流連忘返的美食,也有可能是一道“黑暗料理”;工業級處理器配以外圍工業級器件,設計出來的可能是可靠穩定的工業級核心板,也有可能是一塊“偽工業品”。讓我們借MiniARM M3517核心板在研發階段高低溫測試環節中的一個小插曲,來一窺這類秘密的冰山一角。

MiniARM M3517簡介

MiniARM M3517是廣州致遠電子基于TI Cortex-A8處理器AM3517設計的一款工控核心板,所有器件均采用工業級。產品在設計階段需經歷雙備份操作系統測試、十萬次Flash讀寫掉電測試、軟件測試中心各項指標參數測試、電磁兼容測試及高低溫測試等,最大限度對產品品質進行驗證測試。

高低溫交變濕熱測試

MiniARM M3517在GPMC總線上掛載一顆工業級串口擴展芯片,用于擴展兩路全功能串口,該方案在多款產品中已經成功應用且方案非常成熟。但M3517核心板樣機在進行高低溫交變濕熱測試中,擴展串口仍然出現了匪夷所思的問題!

產品在低溫-20℃ ~ -40℃區間,擴展串口數據發送速度變得異常的慢,系統其他功能測試則正常!-40℃斷電存儲兩小時后重新啟動,擴展串口問題依舊,系統其他功能全部正常!當溫度回升至-20℃以上時,擴展串口數據發送速度則恢復正常水平!

硬件上可能出現的問題

高低溫測試中出現異常,首先要排除硬件上是否存在問題!因此,我們首先從硬件開始,將硬件上可能出現的問題羅列如下:

1、樣機焊接:是否有虛焊等?經檢查,無虛焊。

2、樣機物料:再次確認樣機使用的所有器件均為工業級物料。

3、電源設計:常規電子元器件在低溫下功耗都會高10%,修改供電方案,使用外部直流穩壓電源對串口擴展電路部分單獨供電,確保供電充足。

4、外界干擾:對產品測試中可能存在的干擾逐一排查。

問題存在就必須要解決

大家集思廣益,把可能存在的情況逐一測試。隨著一次次的修改,一次次的嘗試,可能的原因被不斷的否定,問題還是沒有突破性的進展。然而,問題存在就必須要解決,品質是產品的生命。

在一次項目組討論會上,驅動工程師提及當初為了提升串口數據吞吐量,軟件修改配置提升了總線時鐘,縮短了總線讀寫周期,會不會跟這個有關呢?我們使用LAB6052邏輯分析儀抓取了常溫下的總線寫操作的波形圖,如圖1所示。

 
圖1. 未修改前常溫下寫操作時序

在-20℃~-40℃低溫環境下,總線讀寫波形如圖2所示,可以明顯的看出在寫操作的開始部分時序出現了偏差。

 
圖2. 低溫下寫操作時序圖

串口擴展芯片SC16C752BIB48手冊中給出的推薦時序圖如圖3所示。

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