工業(yè)級核心板是如何煉成的

工業(yè)級核心板是如何煉成的在這個工藝時代，我們對產品的要求越來越高，好的產品不僅是功能強大，還要求其擁有強大的穩(wěn)定性，在惡劣的環(huán)境下依舊能夠正常工作。工業(yè)級處理器配以外圍工業(yè)級器件，設計出來的可能是可靠穩(wěn)定的工業(yè)級核心板，也有可能是一塊“偽工業(yè)品”。今天，我們借致遠電子的MiniARMM3517核心板在研發(fā)階段高低溫測試環(huán)節(jié)中的一個小插曲，來探索一下工業(yè)級核心板是如何煉成的。MiniARMM3517簡介MiniARMM3517是廣州致遠電子基于TICortex-A8處理器AM3517設計的一款工控核心板，所有器件均采用工業(yè)級。產品在設計階段需經歷雙備份操作系統(tǒng)測試、十萬次Flash讀寫掉電測試、軟件測試中心各項指標參數(shù)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MiniARMM3517在GPMC總線上掛載一顆工業(yè)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(xiàn)了匪夷所思的問題！產品在低溫-20℃~-40℃區(qū)間，擴展串口數(shù)據發(fā)送速度變得異常的慢，系統(tǒng)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(tǒng)其他功能全部正常！當溫度回升至-20℃以上時，擴展串口數(shù)據發(fā)送速度則恢復正常水平！硬件上可能出現(xiàn)的問題高低溫測試中出現(xiàn)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(xiàn)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(yè)級物料。3、電源設計：常規(guī)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(wěn)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(shù)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(huán)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(xiàn)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。

圖3.SC16C752BIB48手冊寫操作要求時序圖真相水落石出真相水落石出！常溫下還正常的寫時序，在低溫發(fā)生了改變！由于在不同的溫度下，器件運行的頻率或多或少存在溫偏，晶振的溫偏和處理器的系統(tǒng)頻率的溫偏累加，造成GPMC總線的片選與寫使能在低溫下提前到來。在SC16C752BIB48手冊中標明：td5的最小值為10ns，而低溫下寫使能信號甚至比片選信號提前到來！此時時序在低溫下顯然無法滿足SC16C752BIB48要求。在系統(tǒng)上修改總線配置后，總線輸出的波形如圖4，地址有效到片選有效為18ns，片選有效到寫使能有效為12ns，完全滿足擴展串口要求。重新送至高低溫實驗室進行測試，低溫-20℃~-40℃下擴展串口工作正常！

圖4.重新配置后的總線時序核心板器件均為工業(yè)級，就一定能滿足-40℃工作溫度要求？謎底揭開，核心板器件均為工業(yè)級，就一定能滿足-40℃工作溫度要求？這個答案是否定的！在有工業(yè)級器件保證的前提下，還