MCU晶振不起振，各位大哥帮忙分析一下原因

tim4146 · 发表于 2019-3-12 09:56:03

我们的产品是给施工现场的民工朋友用的，施工结束之后收回。17年发下去了好几百个产品，前几天去现场准备给收回的产品升级，发现好多都不能正常工作了，具体信息如下：
1、主控是飞思卡尔比较小众的KS22；
2、用JLINK可以烧录程序，但是运行不正常；
3、挂JLINK仿真发现BOARD_BootClockRUN()这个函数死在外部晶振初始化的while过程过不去，也就是外部晶振有问题，文字下面配图了；
4、回公司用示波器看了一下，板子上面的其他晶振都是正常的，就这个内核用的16M晶振不起振；
5、换了个晶振上去，还是不起振；
6、MCU上电默认是PEI模式，然后通过BOARD_BootClockRUN()函数使用PEE模式的，我在函数之前控制GPIO口点亮LED发现是可以点亮的；
7、因为是给民工兄弟的，存放环境恶劣，会有灰尘和水汽，我们的产品PCBA涂了三防的，不过外壳没做密封，坏掉的产品拆开看了，没有明显的水渍和灰尘，外壳倒是有泥土和磨损；
8、发下去好几百个产品，收回了400左右，发现有100左右运行不正常，其中90%以上都是上述的现象；

不知道各位有没有遇到过类似现场，到底是不是MCU坏掉了呢？应该怎么做防护呢？
还有啥没说清楚的，大家尽管问

tongdayusu · 发表于 2019-3-12 09:59:12

调整一下匹配电容试试。再有，晶体上并联大阻值电阻没？如果没有的话，并联一个百k级别的电阻试试。

tongdayusu · 发表于 2019-3-12 10:02:01

看现象像是设计问题。可能本来震荡起来就比较勉强，勉强达到温饱水平。经过一番虐待后就有些死翘翘了。

pan.xuehan · 发表于 2019-3-12 10:03:36

分析这个问题，晶振局部的硬件原理图也需要的

bailangcn · 发表于 2019-3-12 10:26:56

晶振的参数，晶振的匹配电容是不是有问题，把电路贴出来咯

tim4146 · 发表于 2019-3-12 10:40:13

tim4146 · 发表于 2019-3-12 10:45:33

bailangcn 发表于 2019-3-12 10:26
晶振的参数，晶振的匹配电容是不是有问题，把电路贴出来咯

楼上贴出来了，手画的
关于12PF电容，问了硬件人员，说是晶振对应的手册上推荐的9PF和12PF，我们选用了12PF

tim4146 · 发表于 2019-3-12 10:48:38

tongdayusu 发表于 2019-3-12 09:59
调整一下匹配电容试试。再有，晶体上并联大阻值电阻没？如果没有的话，并联一个百k级别的电阻试试。 ...

准备换电容试试
加电阻的问题，我看了一下手册，我们这个模式好像不需要加电阻啊

bailangcn · 发表于 2019-3-12 10:50:05

你还不如把晶振规格贴出来呢

tim4146 · 发表于 2019-3-12 11:10:04

bailangcn 发表于 2019-3-12 10:50
你还不如把晶振规格贴出来呢

就是这个

19504643 · 发表于 2019-3-12 11:13:23

板子不是手工焊接的吧

tim4146 · 发表于 2019-3-12 11:16:39

19504643 发表于 2019-3-12 11:13
板子不是手工焊接的吧

板子是SMT焊接的，都是0402之类的阻容，手工没法弄

lnskngdc · 发表于 2019-3-12 11:24:23

5、换了个晶振上去，还是不起振；

建议多换两个试试，未必是电路的问题

以前用过这种晶振，板子掉地上就摔坏了晶振

我以前做过矿用设备，矿工都有用石头或镐头砸设备的喜好，不能用了就换个晶振就修好了

估计民工也不会对你的产品精心呵护的，砸磕碰是免不了的，换个其他类型的晶振可以试试

bailangcn · 发表于 2019-3-12 11:33:34

本帖最后由 bailangcn 于 2019-3-12 11:37 编辑

tim4146 发表于 2019-3-12 11:10
就是这个

负载电容写着9PF 或者12PF

跟供应商确认是多少，
再次，负载电容是12PF 肯定不是两个12pf的匹配电容啊

估计是要18PF以上的电容才行的

具体请看
https://www.amobbs.com/thread-5632107-1-1.html

楼主把负载电容的概念搞错了

liugu · 发表于 2019-3-12 11:49:39

我现在都不敢用晶体了，一般是用有源晶振。

tomzbj · 发表于 2019-3-12 11:53:03

直接飞个有源晶振上去试试呗
板上用了好几个晶振？用有源晶振配Si5351之类多路时钟生成器得了，就是布线得注意点。

lb0857 · 发表于 2019-3-12 12:37:54

有源晶振解决问题

hzpyl · 发表于 2019-3-12 12:50:23

晶振很脆弱，能不用尽量不用。

tim4146 · 发表于 2019-3-12 13:08:27

bailangcn 发表于 2019-3-12 11:33
负载电容写着9PF 或者12PF

跟供应商确认是多少，

学习了，我们找到了22PF的电容，准备焊上去试试看

tim4146 · 发表于 2019-3-12 13:23:26

hzpyl 发表于 2019-3-12 12:50
晶振很脆弱，能不用尽量不用。

之前的认知一直认为外部晶振又准，又稳定的，因为内部时钟受环境影响精度不太稳定。
晶振不就是石英晶体，外部晶振为什么会脆弱呢？

kation122 · 发表于 2019-3-12 13:26:19

tim4146 发表于 2019-3-12 13:08
学习了，我们找到了22PF的电容，准备焊上去试试看

三点式晶体震荡电路，最基本的电路都没及格，手册上标12pf 负载电容，要用22pf 的电容，加上pcb的分布电容，基本达到了器件手册的要求。

tim4146 · 发表于 2019-3-12 13:26:35

lb0857 发表于 2019-3-12 12:37
有源晶振解决问题

板子已经定型了，都量产了...再改版会很麻烦，现在希望能找到损坏原因，到底是MCU坏了还是外部元器件出了问题，如果MCU坏了可能就是进水什么的，如果只是设计问题导致的外部晶振不起振那就做个小变更就行了
重新换有源晶振动作有点大啊

tim4146 · 发表于 2019-3-12 13:27:50

lnskngdc 发表于 2019-3-12 11:24
5、换了个晶振上去，还是不起振；

建议多换两个试试，未必是电路的问题

好的好的，正在换，0402的小电容换起来挺费劲

woniu888 · 发表于 2019-3-12 14:06:40

bailangcn 发表于 2019-3-12 11:33
负载电容写着9PF 或者12PF

跟供应商确认是多少，

那比如一个这样的电容:
"贴片无源晶振/SMD-5032_2P 8M 20pf 30ppm"
那要用多大的匹配电容？

leifeng · 发表于 2019-3-12 14:14:25

拆调一个电容试试？

wzyllgx · 发表于 2019-3-12 14:22:04

看你是低功耗的振荡器模式，是否可以使用高增益的模式？你这个与之前ST的那个低频振荡问题有点类似啊。
或者并电阻测试一下，电阻最好是>2M的，看看是否有改善？

wajlh · 发表于 2019-3-12 14:56:52

晶振的手册看上去像是国产货

lb0857 · 发表于 2019-3-12 15:05:32

晶振不就是石英晶体，外部晶振为什么会脆弱呢？
怕摔

lb0857 · 发表于 2019-3-12 15:05:55

薄如蝉翼的玩意

vvi · 发表于 2019-3-12 15:34:50

量一下坏的晶振，是不是短路了？

ZY_Hong · 发表于 2019-3-12 15:45:32

1、把好的板子跟坏的板子晶振互换一下，看现象！
2、外部两个电容并联容值+杂散电容=晶振的负载电容，但一般情况下，外部电容只要不太离谱，不会影响起振，只会影响频偏；
3、影响起振出了晶振的负载电容，还有晶振的ESR，可以参考“AN2867_ST振荡器设计指导”；
4、晶振比较脆弱，特别是不耐振，但楼主说换了晶振还不起振，基本可以排除晶振坏了的可能！
5、可以看看单片机的勘误手册，是否芯片设计有晶振不起振的隐患！

lj123456 · 发表于 2019-3-12 16:48:56

为啥不直接用内部晶振呢？

shiyideng · 发表于 2019-3-12 17:05:58

http://baijiahao.baidu.com/s?id= ... r=spider&for=pc

tim4146 · 发表于 2019-3-12 21:39:54

lb0857 发表于 2019-3-12 15:05
晶振不就是石英晶体，外部晶振为什么会脆弱呢？
怕摔

摔也摔不到晶振啊，我的意思是晶振不会和别的物体产生直接碰撞的情况下也能坏？
哎，反正是学习了，以后外部无源晶振我还是少用

tim4146 · 发表于 2019-3-12 21:42:06

leifeng 发表于 2019-3-12 14:14
拆调一个电容试试？

昨天试过拆两个电容，没效果，下午没来论坛看，不就可以试试了

tim4146 · 发表于 2019-3-12 21:47:56

ZY_Hong 发表于 2019-3-12 15:45
1、把好的板子跟坏的板子晶振互换一下，看现象！
2、外部两个电容并联容值+杂散电容=晶振的负载电容，但一 ...

1 把坏的产品的晶振换到好的产品上，还是好的，说明晶振没坏
2 换了22pf电容试了，还是不行
3和4还没来得及做，下午没怎么来论坛

下午把代码改了，从pee模式换成fei模式了，所有功能都调了一下，应该能暂时应付一下把现场的产品修一修。回头还要继续找原因，好端端的总不会是控制器的振荡器坏了吧，坏了不能只坏这个部分啊……

tim4146 · 发表于 2019-3-12 21:51:33

shiyideng 发表于 2019-3-12 17:05
http://baijiahao.baidu.com/s?id=1598360077947740448&wfr=spider&for=pc

学习了谢谢

tim4146 · 发表于 2019-3-12 21:55:45

lj123456 发表于 2019-3-12 16:48
为啥不直接用内部晶振呢？

嗯嗯，下午废了好大劲用fei模式，内核时钟能到79m也够快了，是用内部的32.768k时钟通过fll 得到的。我有个顾虑啊，内部的这个时钟会不会不准，比如差个百分之一的话，倍频出来的频率会不会差更多？

huangqi412 · 发表于 2019-3-12 21:59:59

tim4146 发表于 2019-3-12 21:47
1 把坏的产品的晶振换到好的产品上，还是好的，说明晶振没坏
2 换了22pf电容试了，还是不行
3和4还没来得 ...

测试有源晶振如果不要求晶振飞常准一般能用内部

lb0857 · 发表于 2019-3-13 08:19:00

1 把坏的产品的晶振换到好的产品上，还是好的，说明晶振没坏

2 换了22pf电容试了，还是不行继续多试验一下

lb0857 · 发表于 2019-3-13 08:19:44

软件上面也需要BUG 软硬兼施

tongdayusu · 发表于 2019-3-13 08:21:27

lb0857 发表于 2019-3-13 08:19
1 把坏的产品的晶振换到好的产品上，还是好的，说明晶振没坏
2 换了22pf电容试了，还是不行 ...

还是建议并联一个大阻值的电阻上去试试。毕竟很容易做到滴。

lb0857 · 发表于 2019-3-13 08:28:28

楼上也是方法

ZY_Hong · 发表于 2019-3-12 09:56:04

tim4146 发表于 2019-3-12 21:47
1 把坏的产品的晶振换到好的产品上，还是好的，说明晶振没坏
2 换了22pf电容试了，还是不行
3和4还没来得 ...

这个问题确实诡异，HSE没这么难起振的啊！
如果手上有其它品牌的晶振，也一换上试试！
另外也可以把好的板子与坏的板子MCU互相一下，看现象会不会互换！

yz_altang · 发表于 2019-3-13 12:25:24

可以换mems的机械晶振，10G的冲击都不怕。

lb0857 · 发表于 2019-3-13 14:50:32

关于石英晶体振荡器很多人都知道分有多种分类类别,当然其中也包括了“MEMS振荡器”何为“MEMS振荡器”？
MEMS振荡器是指通过微机电系统制作出的一种可编程的硅振荡器，属于我们通常所说的有源晶振。它是对传统石英晶振产品的一个升级更新换代，防震效果是前者的25倍，具有不受振动影响、不易碎的特点。MEMS振荡器的温度稳定性也比传统晶振更好，不受环境温度高低变化的影响。
与传统石英相比，全硅MEMS振荡器不管从生产工艺还是组件设计结构上，都更符合现代电子产品的标准，也是对传统石英产品的升级换代。
* 高性能模拟温补技术使全硅MEMS晶振具有优秀的全温频率稳定性，彻底解除温飘问题；
* 可编程的平台为系统设计和缩短新产品开发周期提供必要的灵活性；
* 全自动生产的IC结构在质量和可靠性方面有无可置疑的优良的一致性。
全硅MEMS振荡器的全温性能优势
频率稳定性，特别是在不同温度下的稳定性，是电子工程师在选择振荡器时考虑的主要参数之一。因为每一个设计，都需要保证系统在整个工作温度范围内正常运作。而温飘(频率随温度而显著变化的现象)则是传统石英晶振产品的弱点，难以单纯从制造上克服

tim4146 · 发表于 2019-3-13 15:09:46

ZY_Hong 发表于 2019-3-13 09:15
这个问题确实诡异，HSE没这么难起振的啊！
如果手上有其它品牌的晶振，也一换上试试！
另外也可以把好的 ...

MCU还没换过，引脚在肚子下面，手工不敢弄，等这次出差回去让大神帮我换个试试看

tim4146 · 发表于 2019-3-13 15:14:01

yz_altang 发表于 2019-3-13 12:25
可以换mems的机械晶振，10G的冲击都不怕。

“MEMS振荡器是指通过微机电系统制作出的一种可编程的硅振荡器，属于我们通常所说的有源晶振”
看起来很贵的样子，你用过吗？价格怎么样

yz_altang · 发表于 2019-3-13 15:49:25

tim4146 发表于 2019-3-13 15:14
“MEMS振荡器是指通过微机电系统制作出的一种可编程的硅振荡器，属于我们通常所说的有源晶振”
看起来很 ...

价格比有源的稍贵，3-4元吧。能用的起有源晶振就能用mems的。

阿豪博士 · 发表于 2019-3-13 16:24:52

晶振管脚估计没有焊接好

cshm0101 · 发表于 2019-3-13 17:47:40

可以把晶振部分的PCB贴出来看下？

bailangcn · 发表于 2019-3-13 18:24:31

woniu888 发表于 2019-3-12 14:06
那比如一个这样的电容:
"贴片无源晶振/SMD-5032_2P 8M 20pf 30ppm"
那要用多大的匹配电容？ ...

39pf

可以参考那个计算公式

pnhywyb · 发表于 2019-3-18 22:16:18

bailangcn 发表于 2019-3-13 18:24
39pf

可以参考那个计算公式

不对吧？

按照他的假设，CS = 0.8pF，CI = CO = 5pF，CPCB = 4pF，如果晶振规格书上的负载电容值为20pF，则有：20pF = 0.8pF + Cd / 2 = 0.8pF + Cg / 2，则Cd = Cg = 38.4pF，计算出来的匹配电容值：CL1 = CL2 = 38.4pF - 4pf - 5pF = 29.4pF，应该选30pF。

bailangcn · 发表于 2019-3-19 09:34:29

pnhywyb 发表于 2019-3-18 22:16
不对吧？

按照他的假设，CS = 0.8pF，CI = CO = 5pF，CPCB = 4pF，如果晶振规格书上的负载电容值为20pF ...

CL=（C1*C2）/（C1+C2）+3pf

哈哈  我一般是这么算的

然后C1=C2

所以C1=C2=(CL-3)*2=34PF

然后常用的电容  33pf  39pf

skyxjh · 发表于 2019-3-19 13:05:53

应该是MCU焊接的问题，晶振引脚虚焊了

tim4146 · 发表于 2019-3-20 10:15:21

skyxjh 发表于 2019-3-19 13:05
应该是MCU焊接的问题，晶振引脚虚焊了

手工换过晶振，还是没用
今天让维修人员换MCU了，还没消息

529063382 · 发表于 2019-3-20 10:35:01

把晶振的走线发出看看

tim4146 · 发表于 2019-3-20 10:54:57

529063382 发表于 2019-3-20 10:35
把晶振的走线发出看看

晶振是16M。两个电容是12pf。
晶振换过，没用，电容换过，没用，就差换MCU了

xiaodao35 · 发表于 2019-3-20 11:16:50

尝试一下有源晶振

ZY_Hong · 发表于 2019-3-20 11:27:42

最近我也碰到STM32F103 HSE不起振，换了晶振，负栽电容，单片机都无效！但用JLink仿真一下，晶振就能振了，去掉Jlink反复重新上电都能跑起来！重新下栽下固件又振不起来了

zhu00 · 发表于 2019-3-20 14:42:08

晶振PCB没有包地，从芯片出来的线可以先经过电容，再连接晶振

tim4146 · 发表于 2019-3-20 15:10:49

ZY_Hong 发表于 2019-3-20 11:27
最近我也碰到STM32F103 HSE不起振，换了晶振，负栽电容，单片机都无效！但用JLink仿真一下，晶振就能振了， ...

我连仿真器也振不起来，之前就是连仿真器才发现死在了时钟配置内部的一个while循环的.

tim4146 · 发表于 2019-3-21 14:16:11

我们产品的问题找到了
选了三个坏的产品，换了MCU，一切都正常了，LED灯也亮了，晶振也正常了

结帖

529063382 · 发表于 2019-3-22 13:16:17

tim4146 发表于 2019-3-21 14:16
我们产品的问题找到了
选了三个坏的产品，换了MCU，一切都正常了，LED灯也亮了，晶振也正常了

MCU哪里买的

liansh2002 · 发表于 2019-3-22 14:22:16

楼主的问题好诡异，想起以前用PIC的dsPIC遇过外部晶振不起的，查勘误手册得知，该型号早期批次无法直接起振外部无源晶振，必须先用内部晶振运行，再切换至外部无源晶振。你们的MCU是不是也是这问题

蛋定 · 发表于 2019-3-22 19:03:47

这个帖子学到不少，以前也遇到这个问题，那是pic的单片机，忘记怎么解决了

tim4146 · 发表于 2019-3-22 20:19:46

liansh2002 发表于 2019-3-22 14:22
楼主的问题好诡异，想起以前用PIC的dsPIC遇过外部晶振不起的，查勘误手册得知，该型号早期批次无法直接起振 ...

我们的程序和你说的顺序一样，这个MCU默认是FEI模式反正是先用的内部时钟在跑的，然后在函数初始化时钟模式切换到PEE模式的

tim4146 · 发表于 2019-3-22 20:20:29

529063382 发表于 2019-3-22 13:16
MCU哪里买的

我们公司集中采购的，具体的经销商不知道，肯定是正版芯片

MCU晶振不起振，各位大哥帮忙分析一下原因

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