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解密工业级核心板的设计历程

文章来源:【优发国际网】 作者:致远电子 点击:次 时间:2014/9/3 8:51:56 转载:
精美的食材配以辅料,做出来的可能是一道让人流连忘返的美食,也有可能是一道“黑暗料理”;工业级处理器配以外围工业级器件,设计出来的可能是可靠稳定的工业级核心板,也有可能是一块“伪工业品”。让我们借MiniARM M3517核心板在研发阶段高低温测试环节中的一个小插曲,来一窥这类秘密的冰山一角。 MiniARM M3517简介 MiniARM M3517是广州致远电子基于TI Cortex-A8处理器AM3517设计的一款工控核心板,所有器件均采用工业级。产品在设计阶段需经历双备份操作系统测试、十万次Flash读写掉电测试、软件测试中心各项指标参数测试、电磁兼容测试及高低温测试等,最大限度对产品品质进行验证测试。 高低温交变湿热测试 MiniARM M3517在GPMC总线上挂载一颗工业级串口扩展芯片,用于扩展两路全功能串口,该方案在多款产品中已经成功应用且方案非常成熟。但M3517核心板样机在进行高低温交变湿热测试中,扩展串口仍然出现了匪夷所思的问题! 产品在低温-20℃ ~ -40℃区间,扩展串口数据发送速度变得异常的慢,系统其他功能测试则正常!-40℃断电存储两小时后重新启动,扩展串口问题依旧,系统其他功能全部正常!当温度回升至-20℃以上时,扩展串口数据发送速度则恢复正常水平! 硬件上可能出现的问题 高低温测试中出现异常,首先要排除硬件上是否存在问题!因此,我们首先从硬件开始,将硬件上可能出现的问题罗列如下: 1、样机焊接:是否有虚焊等?经检查,无虚焊。 2、样机物料:再次确认样机使用的所有器件均为工业级物料。 3、电源设计:常规电子元器件在低温下功耗都会高10%,修改供电方案,使用外部直流稳压电源对串口扩展电路部分单独供电,确保供电充足。 4、外界干扰:对产品测试中可能存在的干扰逐一排查。 问题存在就必须要解决 大家集思广益,把可能存在的情况逐一测试。随着一次次的修改,一次次的尝试,可能的原因被不断的否定,问题还是没有突破性的进展。然而,问题存在就必须要解决,品质是产品的生命。 在一次项目组讨论会上,驱动工程师提及当初为了提升串口数据吞吐量,软件修改配置提升了总线时钟,缩短了总线读写周期,会不会跟这个有关呢?我们使用LAB6052逻辑分析仪抓取了常温下的总线写操作的波形图,如图1所示。  
图1. 未修改前常温下写操作时序
在-20℃~-40℃低温环境下,总线读写波形如图2所示,可以明显的看出在写操作的开始部分时序出现了偏差。  
图2. 低温下写操作时序图
串口扩展芯片SC16C752BIB48手册中给出的推荐时序图如图3所示。
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