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技術解析：MCU失效的原因有哪些？

發布時間：2017-07-05 責任編輯：susan

【導讀】什麼原因會導致MCU失效？有程序原因、硬件連接原因，也有芯片的原因，文章從6個方麵解析導致MCU失效的原因。

1.MCU 的電源

某公司 MCU電源的拓撲如下：

Logic supply VDD ，供給 MCU內部 Core---CPU 的電源，一般電壓約 1.8V。當電源電壓《1.8V ，CPU 可能會出現故障。

VDDF ，供給 MCU內部 Flash 讀寫，一般電壓約 2.8V。當電源電壓《2.8V ，進行讀寫操作可能會損壞 Flash

MCU 內部的 LVR（ low voltage reset ）在電源電壓《4.2V，會發生 Reset ，強製終止MCU 工作。

那麼問題來了：如果要準確地 ” 識別低壓“ 這個異常工況，很顯然需要 LVR 具備在更低電壓下工作的能力。

MCU 內部用 bandgap來實現這一要求， bandgap 的工作電壓一般為 1.25V，即用 1.25V 來識別4.2V 。

2.MCU 的運算核心 Core

CPU 是大腦，負責計算和邏輯。

對於單核 MCU來說，解決這個問題比較棘手，沒特別好的辦法。大腦往往是不知道大腦出問題了。

主 /輔 MCU 呢，是通過分立的 2個 CPU ，2 個大腦相互比較（ comparison ）來糾錯。

雙核MCU ，比較科幻了，不分立，直接在一個機體內長出 2 個大腦，冗餘 2個 CPU 核來降低失效率；

3.MCU 的時鍾

MCU 一般有三路獨立時鍾的來源：

1 ）晶體振蕩器或陶瓷振蕩器的時鍾

2 ）內部 RC振蕩的時鍾，一般頻率為 1MHz

3 ）來自 API（Asynchronous periodic interrupt）的時鍾，一般頻率為 10KHz

有了三路時鍾來源，還得輔以複雜的時鍾拓撲，可以降低 ” 時鍾丟失而程序跑飛 “的風險。

4.MCU 的存儲器

受電氣環境和宇宙射線的影響， Flash /EPROM/RAM 會發生其內存儲的數據發生 0《-》1 跳變。

存儲器1bit 出現錯誤，可能還好。但是，骨感的現實中 2bit 以上的跳變是存在的。

於是，出現了 ECC技術（ Error CorrecTIng Code ）循環冗餘校驗碼，可以實現 1bit 錯誤能被糾正過來， 2bit以上的錯誤能被檢測。

由於ECC 的原理還是挺複雜的，此處省略。 ECC 的實現可軟件或硬件。硬件 ECC 的好處就是節省 MCU資源。

5.指令

順便提一下， ECC好比可以保證存儲在電腦硬盤上數據是可靠的。

那問題來了，如果讀取電腦硬盤的命令出錯了，比如本意是讀取一個文件夾的內容，結果命令被篡改成 ” 刪除這個文件夾 “的命令了。

於是，發明了 CRC（ Cyclic Redundancy Check ）循環冗餘校驗碼。

6.MCU 的外設： I/O

MCU 的外設眾多，此處僅展示 I/O 的失效問題。

整個回路每個支線都有可能失效。

比如MCU 的 die -》封裝 pin 腳 -》外圍設備等之間

那麼，通過回采提高診斷覆蓋率是個好辦法，但是回采回路也存在支線 ” 外圍設備 -》封裝 pin腳 -》 MCU 的die“ 。

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