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基于STM32的SPI读取数据的最后位出错问题经验分享

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STMCU小助手 发布时间:2023-8-21 13:37
01 问题描述
客户在项目开发中使用STM32F427GT6的SPI连接外部Flash时,发现在常温下能正常读写,但是在高温下一段时间后(大概5分钟左右)出现读写异常的情况。读写异常时发生在发送0x5指令后,返回数据通过软件读取的是0,而硬件抓取的是1。同时也发现同一份代码,同样硬件,如果flash换成别的厂家的,在同样温度条件下又没有出现读写异常。
2 S5 E. T! p/ Z4 U
02问题的排查
根据客户的描述,初期怀疑是否是不同Flash厂家的兼容性问题,现场进一步测试,发现客户软件在70℃环境温度下,除了program、erase时寄存器会读错数据,用只读指令0x03也会读错数据(0x55、0xaa会被软件读成0x54、0xab)。
0 P4 Q8 u, p3 w: m
根据这个结果,我们怀疑到tCLQV这个参数。看上去当前的软件是在flash输出数据时,在CLK下降沿时去采集flash MO数据的,所以高温引起的细微的tCLQV变化可能会导致软件采集出错。我们建议MCU在下一个CLK的上升沿去采集数据,此时flash MO数据已经稳定为1。

# J' Q; X, J8 z6 n1 m, _3 H! H- f7 @3 ~
微信图片_20230821133545_1.png
. s8 f5 m+ R5 D) Y
现场调整GPIO(即flash CLK/SI/SO)OSPEEDR速率后异常现象消失,GPIO速率调整后CLK信号斜率变大,tCLQV跟随变小,软件抓到错误数据的现象消失,这个实验结果也与上述tCLQV这个怀疑点相匹配。下面是不同GPIO速率下的测试结果。

, R' {) u9 `4 e
GPIO_SPEED_FREQ_LOW,常温:tCLQV=5.584ns。
GPIO_SPEED_FREQ_LOW,70℃:tCLQV=6.064ns,FAIL
GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM,70℃:tCLQV=4.805ns。
GPIO_SPEED_FREQ_HIGH,70℃:tCLQV=4.577ns。
! I2 b' n; H% H$ ?8 G2 J' e7 J
03原因的进一步分析
. m7 e, d" n5 q+ [* T5 J
进一步了解客户系统的初始化,其中clock配置信息如下:采用外部晶振为25MHZ,plln=360,pllm=25,pllp=2,pllq=8,系统主频:25/25*360/2=180MHz,APB2:180/2=90MHz,SPI的波特率为2.8MHz。SPI的引脚设置均为GPIO_Initure.Speed为low。
7 Z% _* P4 e" p  ^' ~2 Z
查找到STM32F42xx的勘误手册,我们发现有同样问题的描述:

5 w" W1 K3 D3 v5 e: w3 T) @/ n
微信图片_20230821133545.png
: u8 i" n3 \( G4 H
对于文档推荐的2种workaround也和我们测试时发现的一样。
$ c7 S6 Y$ V( h: Q: N
微信图片_20230818125818.png

$ ?9 F: h1 u$ }
至此也是能较好的和客户解释了MCU底层的一些原理,并建议客户按照相应workaround的配置,去设定APB总线与OSPEEDR的关系,最终让问题得以解决。
& \# b$ C$ R1 I( L: z& Y+ d+ e
转载自: STM32单片机
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