【发现】AVR 的 Bootloader 最好配合掉电保护使用

t3486784401 · 发表于 2016-9-11 04:07:22

本帖最后由 t3486784401 于 2016-9-11 04:07 编辑

【背景】
前段时间写了一些 AVR 的 Bootloader，型号涵盖了 m8/88/168/328/32/64/128 等经典的 AVR，
使用过程大多数情况是类似 STC 的在系统烧写，串口实现下载+数据二合一的功能。具体内容见我这个帖子：
http://www.amobbs.com/thread-5620899-1-1.html

【BUG】
使用过程中绝大多数板子还是反应正常的，只是有一块接有 220V-5V 供电模块的板子（m168pa，Bootloader启动），
某些时候会在重新上电后 FLASH 掉数据。刚开始以为是 220V 干扰太大，或者这次买到了山寨的 AVR，也就没太在意。

直到这次遇到了一个很奇怪的现象，才开始重视起来：
1. 在一个新焊接的板子上安了片旧的 m8a，用 Bootloader 引导下载程序，熔丝设定为 Bootloader 启动；
2. 对于某些程序，只要断电重启，FLASH 就会掉数据，表现为前 64B 或 128B 数据被擦除回 FFH，某些程序则没事；
3. AVR 的设定是上电 1s 检测串口信号，无信号直接进入 0000H 主程序，掉程序的过程 Bootloader 未进入（LED指示观察）；
4. 上述系统，如果在断电前保持按住板载 RESET 按键，则 FLASH 不再掉程序损坏。

【分析】
一开始怀疑自己写的 Bootloader 漏洞太多（实际目次不少），上电时误伤 FLASH，但掉电 RESET 的测试，让我更怀疑问题发生在掉电过程中。
一则上电过程汇总并未观察到 Bootloader 进入服务，另一方面掉电前强制 MCU 停止工作，居然停止了 FLASH 损坏。
至于片子新旧的问题，一个发生问题的 m168pa 是新的，另一个发生问题的 m8a 是旧的，并没有明显的新旧偏向。
但有一点可以肯定，误伤 FLASH 的应该就是 Bootloader，因为其中包含有擦除代码，并且是按页擦除（64B/页）。

【解决】
于是索性将 AVR 自带掉电检测功能（BOD）打开了，熔丝设定为 2.7V 强制复位（5V工作的系统）。结果出奇的好：
旧的 m8a 不再掉程序了，无论怎样强行通断电，程序真的不再损坏了，其他功能均工作正常。

【后文】
更进一步，看了看 ATMEL 的官网 FAQ（Microchip 让开我要看 ATMEL），居然真的有这掉数据的 BUG，而且推荐解决方案就是开 BOD：
http://atmel.force.com/support/articles/en_US/FAQ/Flash-program-corruption

看来在掉电的时候，AVR 还是很容易暴走导致 FLASH 掉数据的（EEPROM估计也是），估计是 PC 指针跑飞了之类。
尤其在 FLASH 存有 Bootloader 时（当中有全片擦除时序），万一暴走到此真的会误伤 FLASH 主程序。
由于我 Bootloader 为简化尺寸，都设为只读，所以误伤仅限主程序。

所以就有了这个经验：AVR 的 Bootloader 最好配合掉电保护使用，否则 FLASH 太容易意外自宫........
至于 BOD 的代价，无非就是多了些功耗，好在这些频繁上电、掉电的系统绝大多数功耗不敏感（用得起 Bootloader 哪在意这点电）。

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以上，皆为晚生经验之谈，如有不妥还望各位赐教:)

rei1984 · 发表于 2016-9-11 06:22:10

gooooooooooood

our2008 · 发表于 2016-9-11 06:32:04

以后去哪里买AVR芯片?

t3486784401 · 发表于 2016-9-11 16:04:00

后续补充了比对测试：
不开 BOD 出问题的 m8a，换到其他板子上也是同样的掉数据，故障现象一样；
把一块不掉数据的单片机换到新焊接的这个板子上，故障排除。

可以肯定问题源自这片旧的 m8a，应该和生产批号有关系。
不过既然掉电都是不确定状态，也就不能怪芯片自身有毛病了。

t3486784401 · 发表于 2016-9-11 16:04:44

our2008 发表于 2016-9-11 06:32
以后去哪里买AVR芯片?

小批量都是TB......大批量的产品，还是先买好储备着比较好

skynet · 发表于 2016-9-11 16:06:48

t3486784401 发表于 2016-9-11 16:04
小批量都是TB......大批量的产品，还是先买好储备着比较好

那是一大堆钱呢,占用流动资金

hailing · 发表于 2016-9-13 18:34:21

写操作的时候先检测稳压前端电压大于某一个值后再操作(掉电检测）可以避免这种情况。这样就算操作时掉电了，单片机电压还是可以维持到写操作完成。要是电压低了也不会再去操作写了

t3486784401 · 发表于 2016-9-13 18:58:06

hailing 发表于 2016-9-13 18:34
写操作的时候先检测稳压前端电压大于某一个值后再操作(掉电检测）可以避免这种情况。这样就算操作时掉电了 ...

的确如这位大侠所言，写非易失存储器时，检查电源是个好办法。只是这里不太好执行：

不是“正常流程写一半掉电”这样的，而是掉电时软件跑飞，误入了擦除代码段（写入FLASH，然后写一半彻底没电）

结果不管怎么保护，如果跑飞后“降落点”是随机的，怎么保护都扛不住直接误入擦除吧（相当于 GOTO 了）
思前想后估计只有删掉擦除这么段东西，才能保险.... 结果这样一来 Bootloader 也就阉割了

t3486784401 · 发表于 2016-9-13 19:00:10

skynet 发表于 2016-9-11 16:06
那是一大堆钱呢,占用流动资金

前辈所言极是，结果就是 AVR 是个弃子

zbjzxc · 发表于 2016-9-13 19:13:56

那以后正常程序，芯片还是配置开启掉电比较保险。。。

t3486784401 · 发表于 2016-9-14 00:25:47

zbjzxc 发表于 2016-9-13 19:13
那以后正常程序，芯片还是配置开启掉电比较保险。。。

调试、试制的话，只开掉电保险就行；真到产品的话，估计最好能把 Bootloader 抹除，彻底消除隐患。

不过这样一来，在客户端远程更新（就像手机的系统推送）也就没戏了........

3050311118 · 发表于 2016-9-14 00:36:17

干嘛不用arduino的boot呢，还有现成的工具可以用

t3486784401 · 发表于 2016-9-14 00:57:04

本帖最后由 t3486784401 于 2016-9-14 01:08 编辑

3050311118 发表于 2016-9-14 00:36
干嘛不用arduino的boot呢，还有现成的工具可以用

一则arduino的boot太大，小片子玩不来（我用的是512B的启动区，AR的基本都是1K+，移植也就算了）；
二则这个boot没有保护，容易自宫，在外出调试场合容易掉链子（没有其他ISP的情况）；
最后估计同样的问题，跑飞难免哎.....

arduino接触太晚，用到时都已经C封装无数了，结果都是拿 arduino 的板子当常规开发板用，略浪费

lujan1 · 发表于 2016-9-14 08:28:16

谢谢分享，好像听采购说现在AVR的片子难买了？

t3486784401 · 发表于 2016-9-29 22:56:28

lujan1 发表于 2016-9-14 08:28
谢谢分享，好像听采购说现在AVR的片子难买了？

少量的TB没啥问题，但直接去电子市场（我在冰城哈尔滨）实在就不明智了

lzg · 发表于 2016-9-30 01:56:36

不开BOD电压渐变都有可能死机。弱爆了。而且以前也出过EEPROM被改写，原因就是上下电，程序跑飞。开BOD后完美！

fengyunyu · 发表于 2016-9-30 06:10:38

也碰到过avr掉配置

yat · 发表于 2016-9-30 08:25:39

别研究了最近这个sb avr单片机又缺货了价格又疯涨了

【发现】AVR 的 Bootloader 最好配合掉电保护使用

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