應(yīng)用筆記 | SPI讀取數(shù)據(jù)的最后一位出錯問題
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1.問題描述
2.問題的排查
3.原因的進(jìn)一步分析
客戶在項目開發(fā)中使用STM32F427GT6的SPI連接外部Flash時，發(fā)現(xiàn)在常溫下能正常讀寫，但是在高溫下一段時間后（大概5分鐘左右）出現(xiàn)讀寫異常的情況。讀寫異常時發(fā)生在發(fā)送0x5指令后，返回數(shù)據(jù)通過軟件讀取的是0，而硬件抓取的是1。同時也發(fā)現(xiàn)同一份代碼，同樣硬件，如果flash換成別的廠家的，在同樣溫度條件下又沒有出現(xiàn)讀寫異常。
根據(jù)客戶的描述，初期懷疑是否是不同F(xiàn)lash廠家的兼容性問題，現(xiàn)場進(jìn)一步測試，發(fā)現(xiàn)客戶軟件在70℃環(huán)境溫度下，除了program、erase時寄存器會讀錯數(shù)據(jù)，用只讀指令0x03也會讀錯數(shù)據(jù)（0x55、0xaa會被軟件讀成0x54、0xab）。
根據(jù)這個結(jié)果，我們懷疑到tCLQV這個參數(shù)。看上去當(dāng)前的軟件是在flash輸出數(shù)據(jù)時，在CLK下降沿時去采集flash MO數(shù)據(jù)的，所以高溫引起的細(xì)微的tCLQV變化可能會導(dǎo)致軟件采集出錯。我們建議MCU在下一個CLK的上升沿去采集數(shù)據(jù)，此時flash MO數(shù)據(jù)已經(jīng)穩(wěn)定為1。
現(xiàn)場調(diào)整GPIO（即flash CLK/SI/SO）OSPEEDR速率后異?，F(xiàn)象消失，GPIO速率調(diào)整后CLK信號斜率變大，tCLQV跟隨變小，軟件抓到錯誤數(shù)據(jù)的現(xiàn)象消失，這個實(shí)驗結(jié)果也與上述tCLQV這個懷疑點(diǎn)相匹配。下面是不同GPIO速率下的測試結(jié)果。
GPIO_SPEED_FREQ_LOW，常溫：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。
進(jìn)一步了解客戶系統(tǒng)的初始化，其中clock配置信息如下：采用外部晶振為25MHZ，plln=360，pllm=25，pllp=2，pllq=8，系統(tǒng)主頻：25/25*360/2=180MHz，APB2：180/2=90MHz，SPI的波特率為2.8MHz。SPI的引腳設(shè)置均為GPIO_Initure.Speed為low。
查找到STM32F42xx的勘誤手冊，我們發(fā)現(xiàn)有同樣問題的描述：
對于文檔推薦的2種workaround也和我們測試時發(fā)現(xiàn)的一樣。
至此也是能較好的和客戶解釋了MCU底層的一些原理，并建議客戶按照相應(yīng)workaround的配置，去設(shè)定APB總線與OSPEEDR的關(guān)系，最終讓問題得以解決。
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