做工業(yè)數(shù)據(jù)采集類產(chǎn)品最怕的就是現(xiàn)場突然斷電。早幾年我做一臺故障錄波終端用SPI Nor Flash記錄波形測試時連續(xù)拔插電源間隔只有幾十毫秒結果Flash里整塊整塊的數(shù)據(jù)損壞有些扇區(qū)連讀出都是0xFF。后來換上了MR25H40CDF這顆4Mbit磁阻隨機存取存儲器MRAM配合PIC18F86J16單片機才算把這個問題徹底根治。今天這篇文章就圍繞這兩顆芯片完整講清楚在工業(yè)和嵌入式應用里怎么選型、怎么接線、怎么寫驅(qū)動以及存儲可靠性上那些容易被忽視的實戰(zhàn)細節(jié)。打算做數(shù)據(jù)記錄、掉電保存、參數(shù)頻繁更新的開發(fā)者應該能從這里直接拿到一套可落地的方案。MRAM這個名詞聽起來偏門其實它已經(jīng)把SRAM的速度、DRAM的密度和Flash的非易失性合到了一起。MR25H40CDF屬于Everspin的第二代SPI MRAM容量4Mbit工作電壓2.7到3.6VSPI時鐘最高能到40MHz寫入壽命大于10的14次方次數(shù)據(jù)保存20年以上。這些數(shù)字放在工業(yè)現(xiàn)場基本上是為“頻繁寫入掉電不丟”這個剛需量身定做的。而PIC18F86J16作為Microchip的8位增強型單片機有64KB程序Flash、約4KB SRAM、1KB Data EEPROM還包括兩個MSSP外設、多個定時器、比較器和BOR做中低端工業(yè)控制板非常順。兩者通過標準SPI總線連在一起讀寫的可靠性和開發(fā)復雜度遠比想象中友好。1. 選型思路為什么是MRAM而不是Flash和EEPROM1.1 工業(yè)現(xiàn)場對非易失存儲的三個硬約束第一個硬約束是寫入次數(shù)。工業(yè)設備里的參數(shù)表、累計量、事件記錄往往每個運行周期都在變。以一條產(chǎn)線為例設備每天運行20小時每秒刷新一次累計量一天就是72000次寫入。普通EEPROM的擦寫壽命通常在100萬次量級換算下來不到兩周就把壽命額度耗盡。即便用SPI Nor Flash標稱擦寫壽命一般也只有10萬次左右在這個場景下同樣撐不了多久。而MRAM的寫壽命達到10的14次方每秒寫1000次連續(xù)寫個幾年都沒有任何壓力基本不需要考慮磨損均衡。第二個硬約束是寫入速度。很多記錄類應用要求在掉電瞬間把關鍵數(shù)據(jù)保存下來給處理留出的時間往往只有幾個毫秒。EEPROM單字節(jié)寫入要幾個毫秒Flash整頁編程也要毫秒級再把擦除時間算上掉電瞬間根本來不及。MRAM的寫入本質(zhì)是磁阻狀態(tài)翻轉(zhuǎn)沒有擦除概念SPI時鐘下每個字節(jié)僅僅需要一個時鐘周期10MHz下寫512字節(jié)數(shù)據(jù)耗時不到0.5毫秒。這個速度讓掉電保存從“想辦法湊時間”變成了“隨手就能寫”。第三個硬約束是環(huán)境干擾。工業(yè)現(xiàn)場有電機、變頻器、接觸器電磁環(huán)境很惡劣。傳統(tǒng)Flash靠電荷存儲在浮置柵極里強烈的電磁干擾或長期高溫可能導致電荷泄漏數(shù)據(jù)慢慢就“糊”了。MRAM利用磁性隧道結的磁電阻效應存儲數(shù)據(jù)本質(zhì)上不依賴電荷抗輻射和抗電磁干擾能力比Flash強很多。這一點對電力監(jiān)控、軌道交通、醫(yī)療電子這類高可靠場景非常關鍵。1.2 MRAM與主流存儲介質(zhì)的橫向?qū)Ρ任以谶x型時把幾種常見非易失存儲介質(zhì)拉了個表直接對比核心參數(shù)參數(shù)MRAMSPI Nor FlashEEPROMFRAM擦寫壽命10^14次約10萬次約100萬次約10^12次寫入前擦除不需要需要不需要不需要單字節(jié)寫入支持按頁/扇區(qū)支持支持典型寫入速度50ns頁編程約1ms約3~10ms約100ns數(shù)據(jù)保持20年約10~20年約10年約10年抗輻射能力強一般一般強位密度成本偏高最低中等偏高單看成本MRAM確實不占優(yōu)勢1Mbit的MRAM價格通常是同容量NOR Flash的幾倍。但在整個系統(tǒng)里算總賬MRAM節(jié)省了Flash擦除算法、磨損均衡、壞塊管理和掉電補充電路的開發(fā)成本換來的是軟件極度簡單和現(xiàn)場故障率大幅下降。對于批量不大、可靠性要求高的工業(yè)設備來說這個溢價完全值得。1.3 為什么MCU選PIC18F86J16單片機選擇PIC18F86J16主要看中三點。第一是資源平衡。它有64KB程序Flash、約3936字節(jié)SRAM和1KB Data EEPROM跑一個RTOS小系統(tǒng)或者裸機狀態(tài)機都夠用。接口方面有2個MSSP硬件SPI可以直接同時掛MRAM和其他SPI器件不需要軟件模擬時序穩(wěn)定性高很多。還有5個定時器、2個EUSART、多路ADC和比較器一塊板子上的通信、采集、存儲基本都能包圓。第二是電氣特性。工作電壓范圍2.0到3.6V和MR25H40CDF的2.7到3.6V正好都在3.3V上供電設計不需要額外電平轉(zhuǎn)換。它的BOR欠壓復位模塊可以在電壓跌落時產(chǎn)生復位或中斷和MRAM的快速寫入特性配合能形成一套很實用的掉電保護機制。第三是封裝和溫度等級。PIC18F86J16常見TQFP-80封裝引腳數(shù)量充足GPIO分配靈活不會出現(xiàn)為了遷就引腳而被迫改PCB走線的問題。工業(yè)級版本支持-40到85℃和MR25H40CDF的工業(yè)溫度等級相匹配整板在高溫高濕環(huán)境下的可靠性有依據(jù)。2. 硬件連接與電路設計2.1 MR25H40CDF引腳與SPI接線MR25H40CDF的引腳不多核心就是SPI四線和三個控制腳。8引腳封裝引腳功能大致如下引腳功能說明1/CS片選低電平有效2SCLKSPI時鐘3SISPI數(shù)據(jù)輸入MCU發(fā)數(shù)據(jù)到MRAM4SOSPI數(shù)據(jù)輸出MRAM發(fā)數(shù)據(jù)到MCU5/WP寫保護低電平禁止寫入6/HOLD保持低電平暫停通信7VSS地8VCC電源2.7~3.6V我的板子上PIC18F86J16使用MSSP1作為SPI主機接線關系如下MR25H40CDF引腳連接到哪里/CSMCU的RB0普通GPIO控制SCLKMCU的RB1MSSP1時鐘SIMCU的RB2MSSP1 SDOSOMCU的RB3MSSP1 SDI/WP直接接VCC/HOLD直接接VCCVCC3.3V電源VSSGND這里有個細節(jié)要注意具體復用引腳以PIC18F86J16數(shù)據(jù)手冊的引腳功能表為準不同封裝和不同外設映射會有差異。我上面寫的是我板子上的分配實際設計時務必對照手冊確認RB1/RB2/RB3是不是MSSP1的SCLK/SDO/SDI。曾經(jīng)有人照抄別人的接線結果芯片型號批次不同引腳功能不一樣SPI信號根本沒到MRAM上白白折騰了兩天。2.2 電源去耦和上下拉MRAM是數(shù)字芯片但電源設計不能湊合。VCC引腳旁邊我放了0.1uF的陶瓷電容和10uF鉭電容各一個并且都盡量靠近芯片引腳放置。0.1uF負責濾除高頻噪聲10uF應對瞬態(tài)電流波動。如果板上還有其他數(shù)字電路建議把MRAM的電源走線從公共電源平面出來后單獨加一個磁珠防止高頻噪聲串進來。/CS、SCLK、SI這幾個信號如果走線過長建議在MCU側(cè)串33歐姆電阻改善信號振鈴。MRAM的SPI接口速度如果跑到20MHz以上PCB走線就要注意等長和回流地別讓時鐘線和數(shù)據(jù)線繞得太遠。工業(yè)環(huán)境里SPI信號線上并一個小電容到地比如10pF左右也能有效抑制高頻干擾但會影響邊沿速率需要和實際通信速率之間做平衡。2.3 上板前必查的三個細節(jié)第一個細節(jié)是/WP和/HOLD絕對不能浮空。浮空的/WP可能因為噪聲被拉低MRAM直接進入寫保護狀態(tài)表現(xiàn)出來的現(xiàn)象就是“數(shù)據(jù)怎么都寫不進去讀出來全是舊值”。浮空的/HOLD更危險它會在SCLK低電平時被誤觸發(fā)導致SPI通信被暫停MCU發(fā)完命令后收不到任何回應。我的做法是把這兩個引腳直接接VCC簡單粗暴只要設計上不需要掉電保護整片存儲區(qū)就不去動它們。第二個細節(jié)是CS的控制方式。MRAM的每個命令都是以CS上升沿作為結束點軟件里CS跳變的時機必須精確。如果用GPIO模擬CS驅(qū)動代碼里不要做任何多余的操作比如在CS拉高和拉低之間插入無意義的延時否則可能踩到MRAM的時序邊界。直接看邏輯分析儀抓到的波形確認CS保持低電平的時間包含了完整的命令字節(jié)和地址字節(jié)。第三個細節(jié)是VCC電壓監(jiān)測。MR25H40CDF的工作電壓下限是2.7V如果板子供電在電壓跌落時低于這個值寫入操作會落入不確定狀態(tài)。工業(yè)設計里建議用一個電阻分壓網(wǎng)絡或比較器把3.3V電源送到PIC18F86J16的ADC引腳在掉電時為軟件提供一個中斷觸發(fā)源。后面第4部分會細講怎么配合這個電壓監(jiān)測做掉電保存。3. 軟件驅(qū)動從SPI初始化到完整讀寫3.1 用XC8把MSSP1配置成SPI主機軟件部分我用Microchip XC8編譯器直接操作寄存器。PIC18F86J16的MSSP模塊配置SPI主機模式需要設置三個關鍵寄存器SSP1CON1、SSP1STAT和SSP1ADD。下面這段是最小初始化代碼#include xc.h // 根據(jù)實際引腳定義CS #define MRAM_CS LATBbits.LATB0 #define MRAM_CS_TRIS TRISBbits.TRISB0 void SPI1_Init(void) { // MSSP1引腳設為數(shù)字IO TRISBbits.TRISB1 0; // SCLK 輸出 TRISBbits.TRISB2 0; // SDO 輸出 TRISBbits.TRISB3 1; // SDI 輸入 MRAM_CS_TRIS 0; MRAM_CS 1; // 主模式SPI Mode 0Fosc/16 SSP1CON1 0b00100010; // CKP0: 空閑時鐘為低 // SSPEN1: 使能串行端口 // SSPM0010: SPI Master, Fosc/16 SSP1STAT 0b01000000; // SMP1: 數(shù)據(jù)在采樣階段中段采樣 // CKE1: 數(shù)據(jù)在SCLK上升沿采樣對應Mode 0 SSP1ADD 0x00; // 僅在帶定時器的模式下使用這里置0 }這段配置里經(jīng)常有人搞混CKP和CKE。PIC的MSSP模塊里CKP決定SCLK空閑電平CKE決定數(shù)據(jù)采樣邊沿。要匹配MRAM支持的SPI Mode 0標準寫法是CKP0、CKE1如果要匹配SPI Mode 3則要CKP1、CKE0。很多人從網(wǎng)上抄配置抄來抄去發(fā)現(xiàn)讀出的數(shù)據(jù)順序錯位或者全是亂碼多半就是這兩個位的組合和實際選用的模式對不上。作為驗證手段建議在初始化之后人為拉低CS、發(fā)一個0x05讀狀態(tài)寄存器命令然后抓取SO線上的返回值。如果返回0x00說明SPI鏈路基本通了如果返回0xFF大概率是SDO/SDI接反或者MOSI/MISO方向配置錯誤。3.2 MRAM的指令集與讀寫時序MR25H40CDF的指令集和普通SPI Flash很像常見的指令如下指令操作碼功能WREN0x06寫使能必須先發(fā)才能寫WRDI0x04寫禁止RDSR0x05讀狀態(tài)寄存器WRSR0x01寫狀態(tài)寄存器READ0x03讀數(shù)據(jù)WRITE0x02寫數(shù)據(jù)SLEEP0xB9進入睡眠模式WAKE0xAB喚醒WREN是所有寫操作的前置條件。它的時序只有一個要求拉低CS發(fā)送0x06然后拉高CS。這個CS上升沿會把寫使能鎖存置位。之后才能拉低CS發(fā)送真正的寫命令。不少人第一次調(diào)MRAM寫了WREN之后不拉高CS就直接發(fā)WRITE結果寫操作被拒絕原因就是寫使能鎖存沒有生效。這個和Flash的體驗一模一樣習慣了就好。讀數(shù)據(jù)時序拉低CS發(fā)送0x03接著發(fā)送24位地址高位在前然后連續(xù)讀取若干個字節(jié)。整個過程中CS必須一直保持低電平讀完最后一個字節(jié)后拉高CS。MRAM支持連續(xù)讀不需要管頁邊界讀到哪里算哪里非常方便。寫數(shù)據(jù)時序先執(zhí)行WREN并拉高CS再拉低CS發(fā)送0x02發(fā)送24位地址緊接著發(fā)送要寫入的字節(jié)數(shù)據(jù)。所有字節(jié)發(fā)送完后拉高CS。關鍵點在于MRAM不需要寫前擦除也不需要頁編程等待最后一個字節(jié)的CS上升沿就是寫入完成的瞬間。沒有“忙等待”這個步驟驅(qū)動的復雜度比Flash低一大截。3.3 完整讀寫驅(qū)動代碼下面是一套可以抄走的讀寫驅(qū)動支持任意地址、任意長度讀寫unsigned char SPI1_ExchangeByte(unsigned char data) { SSP1BUF data; while(!SSP1STATbits.BF); return SSP1BUF; } void MRAM_WriteEnable(void) { MRAM_CS 0; SPI1_ExchangeByte(0x06); MRAM_CS 1; } void MRAM_ReadBuffer(unsigned long addr, unsigned char *buf, unsigned int len) { MRAM_CS 0; SPI1_ExchangeByte(0x03); SPI1_ExchangeByte((unsigned char)(addr 16)); SPI1_ExchangeByte((unsigned char)(addr 8)); SPI1_ExchangeByte((unsigned char)(addr)); while(len--) { *buf SPI1_ExchangeByte(0x00); } MRAM_CS 1; } void MRAM_WriteBuffer(unsigned long addr, unsigned char *buf, unsigned int len) { MRAM_WriteEnable(); MRAM_CS 0; SPI1_ExchangeByte(0x02); SPI1_ExchangeByte((unsigned char)(addr 16)); SPI1_ExchangeByte((unsigned char)(addr 8)); SPI1_ExchangeByte((unsigned char)(addr)); while(len--) { SPI1_ExchangeByte(*buf); } MRAM_CS 1; }讀函數(shù)很好理解罷了CS之后先發(fā)0x03和地址然后把SO上的數(shù)據(jù)一個字節(jié)一個字節(jié)收回來。寫函數(shù)要注意MRAM地址是18位有效但24位地址域要求高位補零。如果addr范圍不超過512KBaddr的bit17以上必然為0。如果誤操作把這個值寫成非0MRAM會忽略這些高位還是觸發(fā)異常行為取決于具體批次穩(wěn)妥做法是在驅(qū)動里做一次掩碼。寫完數(shù)據(jù)后如果對可靠性有執(zhí)念可以再補一個狀態(tài)寄存器讀取函數(shù)確認WEL位被清0。WEL位是狀態(tài)寄存器的bit0寫操作完成后自動歸0。看到WEL歸0就說明這一次寫循環(huán)完整結束了。不過由于MRAM沒有忙狀態(tài)正常流程下這個讀取不是必須的可以在調(diào)試階段用。3.4 實際存儲布局不用管擦除分區(qū)策略更自由512KB的存儲空間怎么規(guī)劃我一般分成四個區(qū)域每個區(qū)域職責明確。地址范圍用途說明0x00000~0x01FFF啟動參數(shù)區(qū)設備編號、通信地址、校準系數(shù)雙份備份0x02000~0x0FFFF運行狀態(tài)區(qū)累計量、當前參數(shù)、運行時間0x10000~0x6FFFF日志/記錄區(qū)事件記錄、波形數(shù)據(jù)環(huán)形覆蓋0x70000~0x7FFFF出廠校準區(qū)出廠標定值生產(chǎn)測試時一次性寫入以前用Flash的時候日志區(qū)要規(guī)劃好扇區(qū)邊界寫滿一個扇區(qū)就得擦除整個扇區(qū)程序里到處是塊管理邏輯。換用MRAM后日志區(qū)可以做成線性環(huán)形緩沖寫指針在MRAM里保存寫到末尾就繞回開頭不需要任何擦除操作。這個體驗上的差距只有真正從Flash遷移過來的人才懂。4. 工業(yè)應用中的數(shù)據(jù)可靠性設計4.1 掉電保存電容撐時間MRAM快速把數(shù)據(jù)寫進去工業(yè)設備掉電是家常便飯但掉電瞬間需要保存的數(shù)據(jù)量其實很少。以我做的故障錄波終端為例掉電時要保存的是一組最近狀態(tài)字、幾個累計量和一條事件記錄加起來200字節(jié)以內(nèi)。難點不在量而在時間窗口極短。我的方案是硬件上用一個大電容給系統(tǒng)爭取時間軟件上通過掉電檢測中斷觸發(fā)保存流程。電容容量計算其實很簡單。系統(tǒng)在掉電后仍需要工作的電流假設是50mA允許電壓從3.3V跌到2.7V壓降0.6V想要撐住20ms需要的電容是C I × t / ΔV 0.05 × 0.02 / 0.6 ≈ 1667uF取一個2200uF的電解電容就夠了。實際電路中掉電檢測我直接用PIC18F86J16的BOR模塊或者用一個電阻分壓網(wǎng)絡把3.3V電源送到ADC通道。檢測到電壓跌到預設閾值觸發(fā)高優(yōu)先級中斷中斷里立刻調(diào)用MRAM_WriteBuffer把200字節(jié)關鍵數(shù)據(jù)寫進去。MRAM寫入200字節(jié)在10MHz SPI下大概是0.2毫秒加上中斷響應和壓棧整體不到1毫秒。也就是說20ms的維持時間提供了接近20倍的余量非常安全。把關鍵數(shù)據(jù)保存完之后如果有額外時間我還會再把當前MRAM寫地址和校驗和保存一遍。這些數(shù)據(jù)本身就是寫到MRAM里的所以整個掉電保存過程在幾毫秒內(nèi)全部完成。換成Flash的話光擦除一個扇區(qū)就要幾十毫秒電容容量得撐到幾百毫秒級別成本和PCB面積都會嚇人。4.2 數(shù)據(jù)幀加CRC墊底可靠性MRAM本身不依賴電荷存儲抗翻轉(zhuǎn)能力比Flash強但工業(yè)現(xiàn)場的強電磁干擾依然可能在SPI傳輸過程中破壞數(shù)據(jù)鏈路。我的習慣是所有寫入MRAM的業(yè)務數(shù)據(jù)都帶幀頭和校驗字節(jié)讀取的時候先驗證再使用。一個簡單實用的幀結構如下typedef struct { unsigned char head[2]; // 固定為0xAA 0x55 unsigned char cmd; // 幀類型 unsigned char len; // 數(shù)據(jù)長度 unsigned char data[64]; // 業(yè)務數(shù)據(jù) unsigned char crc; // CRC8 } DATA_FRAME;CRC8用多項式0x07即可代碼短查表或位運算都行。下面是一個極簡逐位實現(xiàn)unsigned char CRC8_Calc(const unsigned char *buf, unsigned char len) { unsigned char crc 0; while(len--) { crc ^ *buf; for(unsigned char i 0; i 8; i) { if(crc 0x80) crc (crc 1) ^ 0x07; else crc 1; } } return crc; }寫入時先算好CRC填入幀尾讀取時重新計算并與幀尾比較。如果CRC不匹配先不要急著丟棄可以對備用區(qū)重復讀一次排除SPI總線上的瞬時毛刺。連續(xù)兩次CRC校驗都失敗才判定該數(shù)據(jù)損壞。這種冗余策略在電機、變頻器附近的設備上非常管用。4.3 雙備份與環(huán)形日志區(qū)啟動參數(shù)區(qū)我堅持用雙份鏡像。一份在0x00000另一份在0x01000。每次更新參數(shù)時先寫備份區(qū)并加CRC確認無誤后覆蓋主用區(qū)。讀取時優(yōu)先讀主用區(qū)CRC校驗失敗就自動切換到備份區(qū)。MRAM寫入不需要擦除所以雙份更新的時間開銷很小完全值得做。環(huán)形日志區(qū)也有講究。我把日志區(qū)設計成定長記錄每條記錄頭部包含序號和時間戳。寫指針本身存放在MRAM的固定地址每次上電讀出來繼續(xù)寫。掉電時可能發(fā)生寫了一半的情況解決方法是每條記錄的最后一個字節(jié)固定為0x5A讀取時如果發(fā)現(xiàn)結尾不是0x5A判定該條記錄不完整并跳過。這樣即使掉電發(fā)生在日志寫入的中間也不會影響前面的歷史數(shù)據(jù)。4.4 狀態(tài)寄存器與寫保護引腳的正確姿勢MR25H40CDF的狀態(tài)寄存器里有一個WEL位bit0它是寫使能鎖存器。寫入命令之前必須先經(jīng)過WREN把WEL置1寫操作結束后WEL自動清0。調(diào)試時可以讀狀態(tài)寄存器確認鎖存器的狀態(tài)但正常流程不需要關心它。真正需要關心的是/WP引腳。如果/WP被拉低即使軟件里發(fā)了WREN狀態(tài)寄存器的寫入也會被禁止。不過要注意MRAM的/WP默認只保護狀態(tài)寄存器不保護數(shù)據(jù)區(qū)。如果你希望某個區(qū)域變成只讀就必須把塊保護位寫進狀態(tài)寄存器。工業(yè)場景下出廠校準區(qū)和引導區(qū)建議用塊保護鎖定防止現(xiàn)場誤寫入。這一塊的具體位定義要嚴格對照數(shù)據(jù)手冊不同批次可能會有差異我用的板子上是BP0到BP3控制不同扇區(qū)范圍。還有一個容易忽略的點MRAM進入SLEEP模式后讀數(shù)據(jù)會返回全1。如果芯片意外進入睡眠代碼里可能會誤報“存儲數(shù)據(jù)全是0xFF”。處理方法是初始化時先發(fā)0xAB喚醒指令。哪怕上電默認不處于睡眠態(tài)發(fā)一次喚醒也沒有副作用。5. 調(diào)試實錄與常見問題速查5.1 排查思路先抓CS時序再查SPI模式MRAM調(diào)試踩坑九成問題出在三個地方CS時序、SPI模式、寫使能。排查順序我建議固定下來。第一步用邏輯分析儀抓CS、SCLK、SI、SO四根線。發(fā)一條WREN指令看CS是否在0x06發(fā)送完成后立刻拉高。再發(fā)一條READ命令看CS拉低期間是否完整發(fā)送了0x03加三個字節(jié)地址。CS時序不對后續(xù)所有排查都白搭。第二步確認SPI模式。MRAM支持模式0和模式3兩者共用相同指令集只是時鐘極性和采樣邊沿不同。用邏輯分析儀看SCLK空閑電平低電平且數(shù)據(jù)在上升沿鎖存就是模式0。如果SCLK空閑為高就要切換成模式3對應PIC上的CKP1、CKE0。第三步確認寫使能。如果讀出來的數(shù)據(jù)全是舊值或者全是0xFF先確認寫操作指令序列里有沒有WRENCS高電平這一對組合。很多移植過來的代碼在原本的Flash驅(qū)動里沒寫使能這步因為有些Flash自帶寫使能MRAM在這里就是缺一不可。5.2 四個真實案例案例一讀出固定0xFF。排查過程先量VCC發(fā)現(xiàn)只有2.5VMRAM在欠壓狀態(tài)下行為異常。換到3.3V正常。這個案例提醒我MRAM的低壓邊界是2.7V供電裕量不足時不該找軟件背鍋。案例二打印日志時數(shù)據(jù)偶發(fā)錯位。抓邏輯分析儀發(fā)現(xiàn)SCLK波形上升沿非常緩原因是SCK線上并了100pF電容把邊沿拖慢了。SPI數(shù)據(jù)在上升沿采樣時正好采到了不穩(wěn)的電平。把電容去掉后問題消失。工業(yè)板上的濾波電容不是越小越好也不是越大越好得結合通信速率來配。案例三寫數(shù)據(jù)后馬上讀偶發(fā)出現(xiàn)舊數(shù)據(jù)。檢查發(fā)現(xiàn)是MCU的SPI時鐘分頻配置有誤實際SPI時鐘接近25MHz超過了MR25H40CDF在高溫下的實際可靠頻率。把分頻系數(shù)調(diào)整到10MHz后連續(xù)跑48小時再沒出過錯。案例四掉電保存偶爾無效。查到掉電檢測中斷優(yōu)先級設得太低在保存流程還沒跑完的時候被其他外設中斷打斷了。解決方法是保存流程里臨時代碼段進入關中斷狀態(tài)保存完畢再恢復。MRAM寫入本身很快關中斷幾百微秒對系統(tǒng)影響可以忽略。5.3 常見問題速查表現(xiàn)象可能原因處理方法寫不進去讀出來是舊值未發(fā)WREN寫數(shù)據(jù)前先WREN并拉高CS寫不進去讀出來全0xFF/WP被拉低把/WP接VCC讀出來全0xFF芯片進入SLEEP初始化發(fā)0xAB喚醒讀寫數(shù)據(jù)錯位SPI Mode配置不對檢查CKP/CKE組合偶發(fā)讀錯數(shù)據(jù)時鐘太快或信號邊沿差降低SPI分頻檢查串阻掉電保存數(shù)據(jù)丟失電容容量不夠按公式核算維持時間一個地址寫不進其他地址正常塊保護BP位被設置檢查狀態(tài)寄存器高溫時讀寫異常接近溫度上限且時鐘過高降頻使用6. 寫在最后的經(jīng)驗如果讓我重新做一遍這個項目硬件上我會把MRAM的SCLK和SDI之間預留兩個測試點方便焊接邏輯分析儀探頭軟件上我會在一開始就把CRC校驗和雙備份做進去而不是等現(xiàn)場出了問題再補。調(diào)試MRAM的這幾天最深的體會是這種芯片省掉的不是成本而是心智負擔。不用考慮擦除、磨損、壞塊驅(qū)動代碼寫到能跑就基本穩(wěn)定了。希望這篇文章能讓更多做工業(yè)嵌入式的人少走彎路直接享受到MRAM帶來的省心體驗。