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微控制器故障,為什么會發(fā)生故障以及如何預(yù)防它們

PCB線路板打樣 ? 來源:LONG ? 2019-07-25 11:36 ? 次閱讀

我的設(shè)計(jì)成功很大程度上歸功于我的大學(xué)。不是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)我們學(xué)到了什么可能會意外炸毀電容器,而是因?yàn)槲覀兞私獾組urphy定律可以在你最不期望的時候發(fā)生。由于我花了很多時間玩魔獸并努力完成無休止的任務(wù),我依靠我的電腦一直運(yùn)行。

當(dāng)時,電腦相當(dāng)有限,看到的情況并不少見臭名昭著的Windows“藍(lán)屏死機(jī)”偶爾彈出。雖然從魔獸游戲中被打斷是令人沮喪的;丟失數(shù)小時未保存的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)崩潰任務(wù)會讓我陷入大規(guī)模的恐慌襲擊。作為a,當(dāng)您的微控制器在現(xiàn)場發(fā)生故障時,您可能會遇到類似的恐慌。

微控制器故障模式如何影響系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)中,微控制器故障模式(MCU)可能比錯過任務(wù)的截止日期更糟糕。 MCU通常是支付機(jī)器,醫(yī)療設(shè)備和安全系統(tǒng)等應(yīng)用程序的核心。這些系統(tǒng)要求高穩(wěn)定性,并且通常對系統(tǒng)故障率具有較低的容差。

發(fā)生故障的MCU可能導(dǎo)致運(yùn)行完全停頓。這可能給用戶帶來不便或在關(guān)鍵應(yīng)用中造成功能安全風(fēng)險。對于客戶而言,不可靠的系統(tǒng)會影響運(yùn)營能力并可能導(dǎo)致收入損失。對于設(shè)計(jì)師來說,他們的數(shù)百種產(chǎn)品在現(xiàn)場不斷失敗對我們的驕傲是一個巨大的打擊,并且會影響我們的聲譽(yù)。


指點(diǎn)手指沒有'幫助失敗的微控制器。

為什么微控制器失敗以及誰應(yīng)該負(fù)責(zé)

可靠的嵌入式系統(tǒng)需要共同努力硬件設(shè)計(jì)師和固件程序員。在開發(fā)階段,一些設(shè)計(jì)故障可能無法檢測到,只有在部署后才會出現(xiàn)丑陋的頭部。在這種情況下,誰應(yīng)該承擔(dān)更大的責(zé)任?

在我們開始指責(zé)之前,讓我們來看看微控制器失效的原因。

1。存儲器堆棧溢出

微控制器的存儲器堆棧是其內(nèi)部RAM的指定區(qū)域,用于臨時使用。存儲器堆棧的大小是有限的,并且隨著不同的MCU而變化。當(dāng)固件程序員分配大于堆棧大小的變量時,運(yùn)行時可能會發(fā)生堆棧溢出并導(dǎo)致固件失敗。

2。非法指針

在MCU固件編程中,指針通常用于指示變量或程序函數(shù)的地址。聲明和使用指針要求固件程序員遵守編程語言定義的嚴(yán)格語法,通常在C語言中。錯誤地引入非法指針會導(dǎo)致MCU嘗試處理超出其有效范圍的地址中的變量或函數(shù)。這可能會導(dǎo)致MCU崩潰。

3。不穩(wěn)定的電壓源

MCU通常是一個被忽視的因素,需要穩(wěn)定的電網(wǎng)才能可靠運(yùn)行。當(dāng)電源因外部干擾而不斷中斷時,MCU可能會發(fā)生故障。工作電壓的下降可能導(dǎo)致MCU表現(xiàn)不正常或完全凍結(jié)。

4。電氣干擾

未能處理電氣干擾,尤其是繼電器和電機(jī)引起的電氣干擾可能導(dǎo)致MCU崩潰。在我早期的一個驅(qū)動簡單直流電機(jī)的項(xiàng)目中,每次嘗試反向驅(qū)動電機(jī)時,我的MCU都會出現(xiàn)故障。通過使用運(yùn)算放大器增加其電隔離來解決該問題。

5。裝配過程不良

有時,微控制器單元故障可能與硬件或固件工程師無關(guān)。 MCU引腳上的低質(zhì)量焊點(diǎn)可能導(dǎo)致不可預(yù)測的MCU行為。如果只有少數(shù)嵌入式系統(tǒng)發(fā)生故障,您可能會開始研究制造商的工藝質(zhì)量。


您的設(shè)計(jì)與PCB一樣好匯編程序。

硬件和固件工程師都必須在設(shè)計(jì)可靠的嵌入式系統(tǒng)方面發(fā)揮作用,而不是玩責(zé)備游戲。預(yù)先實(shí)踐良好的編程道德規(guī)范和計(jì)劃內(nèi)存分配是最佳實(shí)踐。對于程序員來說,保持簡單可以是最小化錯誤代碼的明智選擇。

硬件設(shè)計(jì)人員需要考慮硬件將被使用的環(huán)境并為所有可能性做好準(zhǔn)備。這意味著堅(jiān)持所有最好的基本設(shè)計(jì)實(shí)踐,并充分利用您的PCB軟件工具來測試設(shè)計(jì)。 Altium的CircuitStudio?采用AltiumDesigner?技術(shù)構(gòu)建,為您提供設(shè)計(jì)專業(yè)PCB的工具。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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