EEPROM數(shù)據(jù)丟失的原因與對策

LinkedInEEPROM 數(shù)據(jù)被破壞的主要原因有：

1、電源異常使EEPROM的數(shù)據(jù)徹底丟失;

2、復(fù)位不好和軟件跑飛可能會使EEPROM的數(shù)據(jù)被改寫。

要防止EEPROM數(shù)據(jù)被破壞,主要在以下幾方面做工作：

1、選用比MCU的電源范圍寬并有WP引腳的EEPROM芯片;

2、做好電源濾波,而且要等電源開機(jī)穩(wěn)定后才去讀寫EEPROM;

3、做好復(fù)位電路;

4、做好軟件跑飛的處理;

5、SDA和SCK的上拉最好用I/O口控制,既可省電,也可在一定情況下保護(hù)EEPROM;

6、WP接MCU的RESET;如WP做軟件保護(hù),將寫不進(jìn)數(shù)據(jù);接I/O,上電時(shí)WP的狀態(tài)可能不穩(wěn)定。

7、EEPROM空間富余時(shí)考慮雙備份或多備份數(shù)據(jù),每份數(shù)據(jù)都有校驗(yàn)和。

選用比MCU的電源范圍寬并有WP引腳的EEPROM芯片的原因：

1、EEPROM的芯片本身有一定的保護(hù)時(shí)序;

2、電源低于MCU工作電源高于EEPROM芯片的最低工作電源時(shí)，EEPROM芯片會處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會丟失數(shù)據(jù)。

3、當(dāng)電源較長時(shí)間低于EEPROM芯片的最低工作電壓時(shí)非常容易丟失全部數(shù)據(jù)。否則MCU還能工作，但EEPROM芯片已不能工作時(shí)，EEPROM中的數(shù)據(jù)會全部丟失。

4、用I/O口線給EEPROM供電，只在讀寫EEPROM時(shí)才給器件供電，不僅能提高可靠性，而且能省電。

但有兩點(diǎn)要注意：

一是一些單片機(jī)復(fù)位時(shí)所有I/O都是高電平，會使EEPROM芯片進(jìn)入工作;

二是EEPROM芯片給電后需要有大于寫周期的延時(shí)才能讀寫。

EEPROM數(shù)據(jù)丟失的原因與對策

1、環(huán)境因素

★原因：高溫、高濕、輻射、靜電、強(qiáng)電磁場均可能使EEPROM存儲單元

造成數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)保存時(shí)間縮短。

●對策：

①不要在高溫、高濕、輻射、靜電、強(qiáng)電磁場環(huán)境中存放EEPROM器，如果法避免，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。

②在高溫環(huán)境中使用EEPROM器件，須確認(rèn)存儲內(nèi)容的更新時(shí)間和器件使用期限

③工作環(huán)境濕度較大時(shí)可考慮線路板灌膠防潮，防水膠要選用吸水率低的

④在輻射、靜電、強(qiáng)電磁場環(huán)境中工作要做好屏蔽。

2、設(shè)計(jì)因素

★原因：器件在讀寫時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)不定。

●對策：

①增加上電復(fù)位電路，確保在上、掉電期間系統(tǒng)處于確定的狀態(tài)。復(fù)位門檻電壓應(yīng)不小于MCU最低工作電壓，EEPROM器件的工作電壓范圍應(yīng)不小于MCU。

注意：某些MCU內(nèi)置的POR電路在電源上升緩慢時(shí)不能保證可靠復(fù)位

②增加電源電壓檢測電路，確保在電源電壓穩(wěn)定正常后MCU才開始運(yùn)而在電源狀態(tài)不定時(shí)不訪問EEPROM。啟用MCU內(nèi)的BOD電路不足以防止

EEPROM讀寫錯誤。

③利用器件的“寫保護(hù)”引腳，可以減小EEPROM被意外改寫的幾率

★原因：器件在讀寫時(shí)被異常中斷。

●對策：

①確認(rèn)電源電壓從正常值跌落至MCU復(fù)位門檻電壓的時(shí)間足夠保持EEPROM讀寫操作完成。根據(jù)需要增加電源儲能電容或者使用備份電源。

②在檢測到電源電壓跌落時(shí)立即關(guān)閉所有無關(guān)外設(shè)，在訪問EEPROM期間禁止MCU中斷，或者設(shè)置EEPROM讀寫中斷為最高優(yōu)先級。

③使用“寫入查詢”加快寫入過程。

★原因：模擬總線時(shí)序不夠嚴(yán)格規(guī)范。

●對策：

①總線上拉電阻太大，使SDA、SCL邊沿上升時(shí)間太長。對400kHz快速模式，當(dāng)總線電容小于100pF時(shí)上拉電阻推薦值為2.7kΩ。

②MCU操作速度太快或延時(shí)不夠，不滿足總線信號的建立、保持時(shí)間查閱《I2C總線技術(shù)精要》，按示例規(guī)范時(shí)序編程。

③總線過長，使信號邊沿不能滿足要求。應(yīng)縮短總線長度。

④總線電容超過400pF。應(yīng)減少總線上所連接的器件。

★原因：器件在讀寫時(shí)總線受到干擾。

●對策：

①如應(yīng)用板干擾較大，應(yīng)重新設(shè)計(jì)電路或改變PCB布局布線，敷銅或多層板改善EMC。如環(huán)境干擾較大，應(yīng)采取相應(yīng)的屏蔽措施。

②使用數(shù)據(jù)編碼和校驗(yàn)增加數(shù)據(jù)的可信性，或?qū)懭胩囟?biāo)志來識別數(shù)據(jù)完整性，如有可能，在每次寫入完成后立即讀出校驗(yàn)。

★原因：地線不合理或電源噪聲干擾。

●對策：

①重新布置地線，注意區(qū)分模擬地、數(shù)字地、信號地、功率地、屏蔽地，安全地

②使用帶屏蔽的隔離電源;在電源線上增加LC濾波器;IC器件的電源引腳加0.1uF瓷介退耦電容。別忘了三個(gè)基本電路元件之一的電感器，抑制電源噪聲干擾，電感器通常有立竿見影的作用。必要時(shí)，加磁珠抑制高頻噪聲干擾。[page]

3、生產(chǎn)因素

★原因：焊接和裝配過程中的高溫、靜電可能造成EEPROM器件數(shù)據(jù)丟失或保存時(shí)間縮短。

●對策：

①改進(jìn)生產(chǎn)工藝，控制加工過程，加強(qiáng)防靜電措施。

②如有可能，在線路板生產(chǎn)完成后再寫入EEPROM數(shù)據(jù)。

4、器件因素

★原因：器件擦寫次數(shù)已接近循環(huán)壽命。

●對策：更換器件。如果器件有剩余空間，軟件通過更改每次寫入的地址單元可延長

器件使用壽命。

★原因：器件質(zhì)量問題。

●對策：更換不同廠家或批號的器件;控制采購過程。

只是單片機(jī)在掉電時(shí)，電壓低過一定的值。執(zhí)行程序代碼出錯或是程序指針跑飛。剛好執(zhí)行EEPORM 寫入操作，才會出現(xiàn)所說的EEPROM 數(shù)據(jù)丟失!就算是外置EEPROM 在低于正常工作電壓，進(jìn)行寫入操作，也會出現(xiàn)這種情況!

BOD 的功能是低壓復(fù)位。當(dāng)電壓低過一定的值，就會讓單片機(jī)復(fù)位。不能繼續(xù)程序代碼，就沒有出現(xiàn)所說的丟失數(shù)據(jù)!

EEPORM 進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，并在每份數(shù)據(jù)后里加入校驗(yàn)機(jī)制(如RCR)。我是這么做的，讀取EEPROM 的數(shù)據(jù)組并進(jìn)行校驗(yàn)檢測。如果通不過，這組數(shù)據(jù)就不要。繼續(xù)下一組數(shù)據(jù)檢測，當(dāng)所有的數(shù)據(jù)組都不能通過檢測時(shí)，并加載默認(rèn)的設(shè)置參數(shù)!在更新數(shù)據(jù)時(shí)，刷新所有的數(shù)據(jù)組。并給每組加入校驗(yàn)機(jī)制!但最好不要在掉電時(shí)對EEPROM 進(jìn)行任務(wù)的操作!這樣出錯的機(jī)率很低!

在項(xiàng)目開發(fā)中經(jīng)常使用到EEPROM，現(xiàn)在把自己開發(fā)中曾經(jīng)遇到的陷阱和自己的解決方法列出。

(1)現(xiàn)象：加密型遙控器的ID自動丟失和改變。

原因：在更新EEPROM過程中，斷開電源。

解決方法：

a.更改設(shè)計(jì)避免在寫入EEPROM過程中斷開電源;

b.增加100uF的電容，斷電后瞬間維持EEPROM供電正常至EEPROM寫入完成。

(2)現(xiàn)象：保存在EEPROM里的配置信息自動被改變。

原因：在EEPROM讀寫過程中進(jìn)入了中斷服務(wù)程序，而中斷服務(wù)程序也調(diào)用了EEPROM讀寫函數(shù)。

解決方法：

a.保證EEPROM讀寫函數(shù)的第一句是cli()，最后一句是sei();

b.中斷服務(wù)程序不直接調(diào)用EEPROM讀寫函數(shù)，如果SRAM足夠大使用讀寫緩沖區(qū)代替直接讀寫EEPROM，中斷返回后在主循環(huán)粒更新EEPROM;

c.如果檢測到EEPROM已被占用，則進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待EEPROM釋放后繼續(xù)執(zhí)行;

d.如果EEPROM里的數(shù)據(jù)長度大于EEPROM最小存儲單元，必須保證該數(shù)據(jù)的讀寫不被打斷。

(3)現(xiàn)象：突然斷電時(shí)，EEPROM數(shù)據(jù)偶爾會丟失。 原因：在斷電時(shí)剛好在進(jìn)行EEPROM寫操作。

解決方法：加大電源濾波電容的容量，增加電壓檢測功能，當(dāng)電壓偏低時(shí)禁止EEPROM寫入操作。

(4)現(xiàn)象：當(dāng)大功率交流或直流電機(jī)啟動或后,EEPROM里的數(shù)據(jù)自動丟失或改變。

原因：在大功率電機(jī)啟動或斷開瞬間EMI干擾大。

解決方法：

a.避開這些時(shí)候讀寫EEPROM。

b.如果無法避開這些時(shí)候，啟動EEPROM寫保護(hù)功能，并且每個(gè)數(shù)據(jù)都保存多個(gè)副本。

c.使EEPROM和EEPROM的DAT，CLK等信號線遠(yuǎn)離可能產(chǎn)生干擾的元件，并且避免形成大的環(huán)路。

d.使用EMI抑制電路降低干擾幅度。

9.5 注意事項(xiàng)

單片機(jī)的斷電保護(hù)雖然不是非常復(fù)雜，但是要做得好，使線路簡潔、性能可靠卻很不容易。下面列了幾點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的事項(xiàng)。

(1)加大濾波電容的容量。單片機(jī)接收到電壓監(jiān)控電路送來的中斷信號后，立即中斷正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行數(shù)據(jù)保護(hù)并最后使單片機(jī)和RAM進(jìn)入低功耗狀態(tài)。在執(zhí)行中斷服務(wù)程序期間，單片機(jī)上的電源還必須保持在能夠正常工作的電壓范圍，也就是說電源VCC的跌落速度不能太快。為了達(dá)到這個(gè)目的，必須在主電源的濾波電路中，加大濾波電解電容的容量，一般應(yīng)使其總電容為4700mF以上。為了縮小體積，也可以把幾個(gè)電解電容器并聯(lián)使用。

對于斷電后數(shù)據(jù)保存在EEPROM的單片機(jī)系統(tǒng)，由于EEPROM的數(shù)據(jù)寫入速度要比RAM慢得多，這樣寫同樣的數(shù)據(jù)，需要的時(shí)間將會更多，因此要求主電源電壓的降低速度更慢，也就是說濾波電容的容量要更大，才能保證數(shù)據(jù)安全完整地寫入到EEPROM中。

(2)中斷服務(wù)程序的執(zhí)行速度要快。因?yàn)閿嚯姾髨?zhí)行斷電保護(hù)中斷程序期間，完全是靠濾波電容上的儲電進(jìn)行工作的，如果能加快中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間，將可以降低對電源濾波電路的要求，從節(jié)約成本和減少電路所占用的印制板空間來說都是非常有利的。為了加快中斷服務(wù)程序的執(zhí)行速度，建議采用匯編語言編寫中斷服務(wù)程序。

(3)中斷服務(wù)程序中，往往是直接與存儲器的絕對地址打交道，很容易算錯地址，必須特別小心，反復(fù)驗(yàn)對，才能保證程序準(zhǔn)確無誤。

(4)由于電源突然斷電，在斷電的某一瞬間，將會出現(xiàn)電源將斷未斷，反復(fù)斷開后又閉合，閉合后又?jǐn)嚅_的情景，反映在電源波形上就是有出現(xiàn)了許多毛剌，這些毛剌會給單片機(jī)系統(tǒng)造成非常強(qiáng)烈的干擾，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致斷電保護(hù)中斷程序無法正確執(zhí)行，或使保護(hù)在RAM中的數(shù)據(jù)出錯。為了解決這些個(gè)問題，對需要進(jìn)行實(shí)時(shí)斷電保護(hù)的單片機(jī)系統(tǒng)，在電源設(shè)計(jì)時(shí)，要比一般的單片機(jī)系統(tǒng)更注重抗干擾設(shè)計(jì)，必要時(shí)可以加強(qiáng)電源濾波、采用開關(guān)電源等方法，千方百計(jì)地提高系統(tǒng)的抗干擾性能，使斷電保護(hù)更可靠。