1. 引言
STM32 G0 系列产品具有丰富的外设和强大的处理性能以及良好的低功耗特性,被广泛用于各类工业产品中,包括一些需要低功耗需求的应用。
2.问题描述
用户使用STM32G0B1 作为汽车多媒体音响控制器的控制芯片,用来作为收音机频道存贮和各种检测控制。在实验室条件下模拟汽车频繁打火的情形进行测试,连续工作72 小时实验中,进入STOP 模式后,会出现无法再继续运行的情况(屏幕没有显示输出,外部中断无反应)。
3. 问题重现
通常调查问题时采取调试监控的方式。但是用户产品是在检测外部掉电时,测外部电压(汽车ACC 电源,轿车12V)下降后,立刻进入低功耗模式,然后通过RTC 和外部中断(PC13 下降沿触发即汽车打火上电)唤醒MCU 继续工作。
那么既然是已经进入低功耗模式,并且在几十个小时内才会出现故障,通常的用ST-LINK 在线调试方式显然很困难重现问题,即使幸运的遇到了故障,也很容易错过引起故障的代码部分,看到了现象却无法定位。
在此种情况下,正面分析出问题的可能性极小,况且用户代码量超过200k。这时候采用排除法不失为一种可行的办法。通过增加测试样本数量,进行并行测试提高定位效率。
图1 是为了方便说明问题,模拟用户关键程序。主要是进入STOP 前后外设的处理,来复现故障现象。
图1 模拟ACC掉电唤醒程序
在经过一段时间的实验,并从增加和减少该段代码的排除中,最后验证并定位到下面的代码引起故障发生。
图2 定位到引起的故障代码
反复分析我们可以看到,在进入STOP前,用户需要停止ADC和DMA。但是在停止DMA时,用户程序直接停掉DMA的时钟。从函数名称上看,是从其他软件直接搬过来,并且误以为是DMA的默认初始化动作。
图3 DMA正确的停止方式
查询参考手册,停止循环模式的DMA应该从外设停止开始,而不是简单粗暴的停止DMA时钟。而且,在程序顺序上客户是先停止了DMA的时钟然后才去停止ADC的DMA请求。显然,当DMA开始工作时,突然停止时钟会使DMA和总线处于一个不确定阶段状态,因此才有极低概率发生唤醒故障。
到此已经找到了发生的原因,按说应该找到了前因后果。但奇怪的是无意中发现振荡器的波形比较奇怪,并不符合低功耗模式。
图 4 外部振荡器HSE 波形
在发生故障状态时发现外部震荡器还在持续震荡,因此判定此时并非进入低功耗模式。利用IAR编译器以HOT PLUG的方式连接调试与观测。
通过调试界面可以看到,代码会不停的进入DMA中断。
图5 故障模式下的调试
图6 代码进入循环过程
奇怪的是每次并没有看到DMA的寄存器内容,原因是已经关闭了DMA外设的时钟。所以无法看到任何状态标志。退出中断时在C语言下就无法单步调试了。切换到汇编界面下,可以看到代码可以继续运行到系统时钟配置函数,但是在配置函数中的除法部分进入了循环,然后又发生了DMA中断,并且循环没有出来。
显然,正常的调试手段已显示出逻辑的不正常。
4.小结
至此,情况已经明了。由于软件在进入低功耗前试图关闭ADC加DMA工作,没有按照手册的规范,通过外设停止的方式关闭,而是简单粗暴的关闭DMA时钟,导致总线和运行逻辑出错,无法继续执行。
外部看起来像是进入低功耗模式后,外部中断触发没有执行,芯片没有唤醒,实际上是DMA进入了不正常的循环中断方式导致了系统卡在循环代码下。
芯片的外设功能强大,每种外设运行的方式也不相同,因此停止外设时需根据外设特点以及参考手册的建议来实施,切不可按自己想象的方式执行,这样引起隐蔽的偶发故障就很难去定位解决了。
此外ST已经建立好完整强大的生态系统,按照cube 软件库的规范编写调用驱动函数可以避免少走类似的弯路。
来源:STM32单片机
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审核编辑 黄宇
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