是什么烧坏了你的处理器?

时间:2017-12-13 13:14来源:ZLG致远电子

摘要:ARM研发的路漫长而有趣,众人皆知的开发优势和面对问题时的一筹莫展,让人对ARM又爱又恨,而你与ARM又有怎样的情节呢?

ARM 研发的路漫长而有趣,众人皆知的开发优势和面对问题时的一筹莫展,让人对 ARM 又爱又恨,而你与 ARM 又有怎样的情节呢?

目前在工业控制系统中大量应用了嵌入式 ARM,如工业过程控制、电力系统、石油化工、数控机床等,ARM 嵌入式系统的发展促进了工业控制自动化程度的提高。

AM335x  微处理器为基于 ARM Cortex-A8 处理器,在图像、图形处理、外设以及 EtherCAT 和  PROFIBUS 等工业接口选项方面得到了增强。800MHz 主频的 Cortex -A8 内核能远强于 ARM9,可提供快速的数据处理和流畅的界面切换。


 
图1 AM335x 功能框图
 
凭借其6路 UART、2路 CAN-Bus,2路 USB OTG、可支持2路以太网接口等强大的通讯功能,以及工业级性能保证,已广泛应用于便携式导航系统、工业自动化、人机界面等多个行业。

随着 Cortex-A8 处理器的广泛应用,客户群体迅速增加,客户遇到的问题却也是千奇百怪。今天我们这里一起来了解下有客户出现的 Cortex-A8 处理器莫名烧坏现象是怎么回事?

为了发现原因,解决问题,致远电子研发工程师对烧坏的模块做了大量分析,发现烧坏模块都是电源域烧坏,那又是什么原因导致电源域烧坏呢?

研发人员分析会不会是模块的某些 IO 口过压或者倒灌电流导致烧坏 IO 口,情况严重进而烧坏 CPU 呢?有了分析方向,下一步马上查阅资料,做实验证实。


 
图 2 TI 官网 M335x 数据手册中规定的 IO 电压范围
 
 
图 3 Freescale i.MX28 系列芯片规定的 IO 电压范围
 
为了进一步证实两者的不同,研发人员对模块进行了对比实验,经过了多次测试发现,Freescale ARM9 芯片 CPU 的 IO 耐压值最高为 5V,而 TI 的 Cortex-A8 平台 M335x 系列芯片 CPU 的 IO 耐压值仅为 3.6V!相信这也是 Cortex-A8 平台的 CPU 烧坏的一个重要原因。

那么我们在使用 AM335x 系列的芯片时又该注意哪些问题呢?

1.  IO 使用注意事项:
GPIO 作为输入时,要确保最高电压不可超过 3.3V,最低电压不可低于 -0.2V。GPIO 作为输出时,由于 IO 的驱动能力有限,单个 IO 最大输出 4mA 的电流,所有 IO 最大不超过 50mA,建议驱动 LED、光耦、继电器等功率器件时要外加三极管或 MOS 管。驱动 LED、光耦等小功率器件时也可以设计成灌电流输出模式。

使用 Cortex-A8 IO 时建议添加 100R 限流电阻,特别是预留的 GPIO。

2. 电源设计注意事项:
核心板的 3.3V 电源上电后才使能底板的 3.3V 电源输出,避免核心板上电时底板的 3.3V 通过 IO 影响核心板的上电时序,造成核心板无法启动或损坏。


 
图 4 CPU 上电时序说明
 
建议底板电源 3.3V 使用带有使能端的电源,将使能端连接在核心板的 PWR_OK 上(PWR_OK 连接在核心板 3.3V 电源上)或使用 GPIO 做使能控制。且应添加下拉电阻,使该电源上电处于失能状态,避免上电时 IO 口状态不确定导致系统故障。

3. 启动设置注意事项
EMU0 ~ EMU4 为启动配置引脚,可作为普通 GPIO 使用,但上电时这两个引脚应当处于悬空或高阻状态,错误的配置将造成系统无法启动。因此建议设计时不要用作输入脚。

M335x 和 A335x 核心板的 lcd_data[0..15] 是 AM335x 处理器的启动项选择引脚,如果这些引脚不使用做 lcd 数据线的时候,应当注意上电时的状态不能影响处理器的启动且只能用作输出引脚。

GPMC_D[7..0] 数据总线已经在内部被 NAND Flash 使用,外部需要用到 GPMC 总线时需严格遵守 GPMC 通信协议,防止影响系统启动。

以上三点是系统应用中容易出错的地方,重点给大家介绍下,希望在今后的设计中能为大家提供参考依据。
 

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