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换用知名厂商的微控制器之后,收银机却不工作了!

2019-09-12 Andrzej Winczura,资深嵌入式系统工程师 阅读:
在推出速度更快、拥有更多新功能的产品之压力下,有可能会搞砸整个产品。

大概在我上次说过的那个故事发生后一年左右,我们接下另一款收款机开发案;当时我们原本使用的微控制器(MCU,以下称μC)是8051架构,但后来决定采用一个供货商经常鼓励我们使用的、某个知名厂商推出的最新版本μC,因为该新版组件有许多新添加的功能,包括较高速度的核心、次级数据指针缓存器(second DPTR)、内建SPI接口、全多任务UART、可程序化逻辑、内部闪存…等等。wv1ednc

我们想用这种新的μC以及其部份新功能来打造更先进版本的收款机,其中一个就是内建的全多任务UART,这能让我们的收款机与外部世界的通讯更快,而且相较于前一代机型可处理更大笔金额。利用该款μC的开发版,我们确定它可能达成我们的目标;在进行一些测试之后,我们开始设计主板以及韧体的开发。wv1ednc

当我们几乎完成新型收款机的硬件与韧体最终版本设计,在性能测试中,我们有时候会发现到奇偶校验错误(parity error)。一开始我们认为那是韧体的错误,该韧体完全是以汇编程序码撰写,而且问题只会偶尔发生,特别是当我们在某人操作收款机时传送大量数据。我们无法分辨那是PC主机传送了错误字节(内含错误奇偶校验位),还是μC的UART就是无法收到错误的数据。wv1ednc

在经过几天的测试后,我们几乎可以确定问题来自于μC的UART。利用开发板,我们准备了一个专用程序从UART_A传送连续数据至UART_B,然后让UART_B将接收到的数据回传,结果是延迟递增。我们在示波器上观察到,若UART_B在接收到一个奇偶校验位(parity bit)的同时也在写入一个要传送的奇偶校验位,当所收到的奇偶校验位与要传送的奇偶校验位不同,μC的UART就会显示奇偶校验错误。wv1ednc

这清楚地告诉我们:该款μC的UART功能模块是问题所在。我们将观察结果告诉μC制造商,要求他们对我们观察到的现象提出解释,他们第一次的回答是不可能,问题一定出在我们的程序代码上;所以第二次我们自己先做了功课,将程序代码以及一些我们从示波器观察到的影像一并传送给μC制造商。wv1ednc

经过大约两个月,我们收到确认的讯息,μC制造商发现其组件的内建UART确实有一个小错误,但是很遗憾,得等到他们修正该款芯片的光罩组才能解决。这不会很快发生,我们却有时间压力,于是我们改变了韧体的行为,并接受在收款机与其主机之间的数据交换速度比需要更慢,才能维持稳定。wv1ednc

这一次我们学到的教训是:在推出速度更快、拥有更多新功能的产品之压力下,有可能会搞砸整个产品。wv1ednc

(参考原文: Judge awards Broadcom double damages in Qualcomm patent case,by Andrzej Winczura;本文作者是来自波兰的工程师,自称在青少年时期就中了「电子杆菌」,在波兰一家电子收款机制造商ELZAB工作了20年,一开始是硬件与韧体设计师,过去六年则是为嵌入式系统开发应用程序;编译:Judith Cheng)wv1ednc

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