前言

由于不可抗拒因素，原定性產(chǎn)品替換一顆器件，該器件的目的是防止外界EMI干擾， 位置處于處理器和SD卡之間，器件是為每個SD卡信號線連接100Ω電阻。

更換后，SD卡探測正常，從SD卡讀寫幾十KB文件功能正常，?從SD卡數(shù)據(jù)500KB以上的文件永遠(yuǎn)無法讀完，系統(tǒng)其他功能依舊正常，再次插拔SD卡不可識別，只能關(guān)機(jī)重啟。

問題原因：新舊器件的寄生電容有差異，SD卡時鐘信號畸形，處理器SD控制器

下面看看整個曲折排查過程

方向錯誤

前天，報告故障時同事沒有把事情給我描述清除，僅說“更換EMI器件后，從SD卡里執(zhí)行系統(tǒng)更新時被卡住了，進(jìn)度條走不完”。我到產(chǎn)線的確每次都能復(fù)現(xiàn)改描述問題。慶幸，容易復(fù)現(xiàn)以前都好辦，可我的排查方向錯了，被問題描述誤導(dǎo)而去檢查設(shè)備驅(qū)動是否存在問題，比如mmc驅(qū)動里某個核心死鎖、等待信號量、while循環(huán)、狀態(tài)機(jī)混亂。

納悶著產(chǎn)品都量產(chǎn)好幾年了，從SD卡執(zhí)行系統(tǒng)更新功能我還特別關(guān)注過可靠性。生怕好好一臺設(shè)備升級變磚。于是一下午在新、老器件上嘗試對比差異。生產(chǎn)部門的示波器很難用，只用它初略對比信號高、低電平范圍，沒能捕獲到實(shí)際頻率響應(yīng)特性，粗略觀測到兩設(shè)備插入SD卡后某幾個信號線邏輯電平不一致，一個高電平、一個低電平，至于原因未知。

快下班時同事告知：“設(shè)備可以正常保存數(shù)據(jù)文件到SD卡。”。

What？有這么神奇？

設(shè)備業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)每個文件只有200KB以內(nèi)，我嘗試著用dd命令在SD卡根目錄創(chuàng)建若干不同大小文件，再telnet到設(shè)備上逐個 hexdump它們，發(fā)現(xiàn)500KB文件大小是個分水嶺。

閱讀手冊

次日，對比新老器件的手冊說明，兩器件的差異僅僅在于寄生電容上，老器件寄生電容8.5pF，新器件36pF。其實(shí)這個時候動手算算時間響應(yīng)系數(shù)、SD卡工作頻率、在芯片手冊時序特性就能確認(rèn)故障點(diǎn)在這了，本產(chǎn)品的SDIO時鐘頻率48MHz。

SDIO這部分我不是太熟悉，嘗試在群里請求幫助。

抱幾臺設(shè)備去實(shí)驗(yàn)室做對比實(shí)驗(yàn)，用著熟悉的示波器，操作起來游刃有余。

老器件的波形勉強(qiáng)還行，至少算是個正弦波，新器件的波形已經(jīng)被寄生電容展寬成?斜三角波。初步懷疑布線質(zhì)量差勁，波形抖動，訪問大文件時時鐘抖動累加影響處理器時序，狀態(tài)機(jī)混亂。訪問小文件時任務(wù)小巧。數(shù)個時鐘偏差不足以引起單次讀寫任務(wù)執(zhí)行。

眼圖

是德科技的這款示波器默認(rèn)沒開放眼圖功能，要使用眼圖也行，1萬RMB購買軟件擴(kuò)展功能lisence。我只能退而求其次使用它的?Mask（模板）功能?。這個功能原理和眼圖類似，下文我還是用眼圖來稱呼它。Mask功能缺少眼圖下移動標(biāo)桿測量的能力， 不能測量“眼鏡”開口大小，無法得知3dB位置，一拖動動屏幕任何參數(shù)，Mask數(shù)據(jù)都會丟失。

怎么讓處理器保持讀取數(shù)據(jù)內(nèi)容呢？

讓處理器反復(fù)地在SD卡上拷貝1MB文件就行了，記得末尾清除文件系統(tǒng)緩存，防止linux在內(nèi)存里緩存SD卡文件。

while [ 1 ]do cp /mnt/sd/1MB.img /mnt/sd/unuse.img echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches # 清除緩存done每個眼圖都保持1min測試時長。

老器件的波形實(shí)際上也是存在抖動的，好在抖動不劇烈，抖動位置規(guī)則的分布在5個密集區(qū)域。

新器件的眼圖我需要說明一下，文章開頭描述“只要訪問SD卡500KB以上的數(shù)據(jù)無響應(yīng)，不再有時鐘”。于是我對測試shell做了小修改，每次僅處理10KB的文件，接著讓總線休息一下，避免shell執(zhí)行太快SD控制器的來不及停止就繼續(xù)執(zhí)行。有了這個延時，所以新器件1min眼圖效果和老器件是不能直接對比的，初略看他的抖動會比老器件的強(qiáng)。

• 老器件48MHz持續(xù)運(yùn)行1min，約產(chǎn)生2880M個時鐘。

• 新器件48MHz執(zhí)行10KB，停歇1秒循環(huán)1min，約產(chǎn)生600K個時鐘

• 所以1min里老器件工作量是新器件的4800倍=2880*10^6/600，約是老器件12.5ms=60s * 1000 / 4800的眼圖效果

while [ 1 ]do cp /mnt/sd/10KB.img /mnt/sd/unuse.img sleep 1 # 等待，否則同樣會無響應(yīng) echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches # 清除緩存done

降頻

人生苦短，姑且假設(shè)問題就是處在頻率太高、寄生電容太大。嘗試粗略修改處理器SDIO時鐘頻率，如果降低頻率后能正常工作就可以定位故障點(diǎn)了。

大筆一揮，直接降低SDIO時鐘為設(shè)置的一半，SDIO有這點(diǎn)好處，只要在SD卡的工作范圍內(nèi)，則可以在0-maxMHz范圍內(nèi)任意頻率工作。

再次測試讀寫1MB文件，嘔吼，兩設(shè)備都正常執(zhí)行。再次測量眼圖，這回新器件的shell腳本可以和老器件的相同，不需要延時。可看出他們眼圖1min效果是相同的。

END
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