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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。
0 [: O6 |9 C$ e  K
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)。
9 z) v1 r2 Y" y4 v: B! N
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。
0 `  z( e! b0 C! t; G! y0 O0 c
微信图片_20230821133545_1.png
0 }0 A' Q/ B) \( X# L' I
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。

$ K# M) E2 D  Y' P( m4 _! Q
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。

' ]4 T/ \" V: @/ Q' O
03原因的进一步分析

+ }; \* y/ j$ |1 ^' }
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。
4 J% Z; e7 o5 r& [
查找到STM32F42xx的勘误手册,我们发现有同样问题的描述:

& T% c9 Z5 U5 f# o1 r9 k
微信图片_20230821133545.png

: G; x0 k! b% f4 s
对于文档推荐的2种workaround也和我们测试时发现的一样。

+ a& q! I" `6 I1 c
微信图片_20230818125818.png
5 _1 I* N; r/ o2 X8 V: e2 _" P
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。

6 K; j. M7 C- H6 w0 {" V8 u7 u
转载自: STM32单片机
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& z* q* f" h7 Q$ o

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