ARM平台数据为何会莫名其妙丢失

发布于:2017/12/28 9:35:55 | 962 次阅读

    Nand-Flash/eMMC(带有Flash控制器的Nand-Flash)作为一种非线性宏单元模式存储器,为固态大容量存储的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-Flash存储器具有容量大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而越来越广泛地应用在如嵌入式产品、智能手机、云端存储资料库等业界各领域。


1 Nand-Flash与eMMC芯片

  使用了Nand-Flash的主板出现丢数据掉程序现象,是一个让无数工程师毛骨悚然的事故。眼看着程序用着用着就消失了,只能干着急也无法下手。有经验的工程师手起刀落换上一颗新物料,熬夜补代码继续撑过半个项目周期。回头无处发泄还要大刀阔斧换厂商、换品牌。与其换几片Nand-Flash还能负担得起,但毕竟这是一个无底洞,不如去深入探明问题原因,不然散尽家财也无法弥补亏空。

  器件数据手册中通常描述Nand-Flash的块擦写寿命达10万次,EMMC的块擦写也会有1万次;同理,EEPROM、SD卡、CF卡、U盘、Flash硬盘等存储介质在都存在写寿命的问题。在文件系统向写数据的底层存储器块写数据时,常规会先将块里的数据读出来,擦除块干净后,将需要写入的数据和之前读出来的块数据一起在回写到存储器里面去,如果文件系统写平衡没有处理好,特别是要求1分钟以内要记录数据这样频繁的擦写块操作,就有可能将Nand-Flash或EMMC的块写坏。

  文件系统向存储器写数据时,常规是先将块里的数据读出来,擦除块干净后,将需要写入的数据和之前读出来的块数据一起在回写到存储器里面去。如果设备在擦除块过程中或者在回写数据过程中意外发生断电甚至电压不稳定,均会造出数据丢失或者损坏。如果丢失的数据是文件系统的FAT表,则会造成文件系统崩溃。这就是引起系统程序无法启动灾难性后果的原因。

  很多时候,产品在未出厂前烧录程序、反复测试,无论怎样折腾也不会出现丢程序的情况。这可能的因素是测试设备保证了稳定的运行中电源输出,因此系统运行中正常的Flash保护机制是可靠执行的。

  相对于用户实际使用而言,想避免Flash损坏的情况。需要严格遵守产品说明使用,尤其注意避免在Flash擦除或写入过程中人为地突然掉电。这是存储器件用法的一个大忌,即使完好的器件,如此不规范的使用也会大大缩短其寿命。而且不同环境下的电源系统五花八门,在电源不满足功率要求情况下程序对于电源低电量的检测阈值较低,此时强制启动系统或执行写操作更会加剧系统耗电波动,巨大的纹波也会引起CPU对存储的误操作。

  解决此问题对于软件方面而言:

  • 从硬件角度考虑需要注意:

  用法上避免在Flash擦除或写入过程中人为突然掉电;

  设计好处理控制的电源系统,防止CPU等在启动、运行中,电源系统因瞬时变化引起的纹波等情况;

  搭配掉电检测电路,在检测到外部电源掉电的同时,及时迅速关闭文件系统,停止向文件系统内写数据的操作;

  添加文件系统电源域UPS电源,乃至整机掉电续航工作电源;

  对于使用EEPROM等小容量存储的用户而言,可以考虑使用高可靠性的铁电材料加工制成的铁电非易失性存储器FRAM来替换。FRAM可以像RAM一样快速读写。数据在掉电后可以保存10年,且其读写寿命高达100亿次,比EEPROM和其他非易失性记忆体系统可靠性更高,结构更简单,功耗低等优点。



图2  铁电材料非易失性存储器


   

  下面简介一款基于法拉电容的UPS电路设计思路,要点如下:

  由于电容存在个体差异,电容存储电荷的速率不一样,存在过充造成电压超过耐压值的问题,电路中存在多颗法拉电容时需要做均压处理;

  为保证电容能够充满电能,源端需采用恒流源充电;

  为维持电容电压稳定,并降低充电电路功耗,需增加过压检测电路;

  若对电压高于法拉电容本身电压上限的电源系统提供掉电续航时,Vcc_backu端需通过BOOST升压电路后以实现,且注意系统正常时(充电过程中)关断EN脚。

图3  基于法拉电容的UPS电路


    系统电源正常时,充电电路即给UPS充电。系统电源掉电时,UPS放电给系统提供备用电能,建议UPS在掉电后能持续给文件系统供电能力不低于10秒,在10秒续航期间内,系统可以将电源异常状态上报、及时保持临时重要数据、关闭文件系统,保证系统稳定性,避免文件系统在掉电情况下出现损害,影响应用程序的正常启动。


图4  建议UPS充放电时序


    此外系统掉电情况需要掉电检测电路实现。使用一颗比较器器件即可,注意使用Output_VCC端供电,以确保外部掉电时,比较器仍然可以工作。比较器负端连接一个参考电压,参考电压由稳压二极管提供。正常供电时,比较器输出电压由升压电路的反馈端分压决定;掉电时,比较器输出低电平,此时处理器仍未掉电,收到状态信息可及时响应处理。另一路掉电检测可供其它功能使用。


图6系统掉电检测电路


  在内核板、开发板、工控机等领域,M6708板、M/A335x板、M/A28x板、EPC系列工控主板、IoT系列无线主板/网关、DCP系列经典工控机等产品中,板产品针对Nand-Flash有着完善的坏块管理、工控主板添加掉电保护等措施。例如分别在WinCE与Linux系统下加固Flash驱动、对操作系统进行双备份;软件与硬件信号测试对Flash进行10万次掉电试验等。

  同时,致远电子配备的EMC实验室、安规实验室、环境实验室等可实际模拟恶劣应用状况试验。结合优质供应商保证各产品分立器件均达到EMC工业三级标准,有良好的静电抗性、雷击浪涌抗性、电瞬变群脉冲抗性、以及极低的EMI传导骚扰情况;可实现-40℃~+85℃的工业级环境适应性。为从Flash至整套目标系统的可靠性安全稳定提供切实保障。


参与讨论
后参与讨论

//评论区

推荐阅读

智能网联汽车国际标准法规协调专家组(HEAG)召开工作会议

近年来智能网联汽车快速发展,新技术不断涌现,与相关产业融合度持续提升,正在推动全球汽车产业发生深刻变革。为应对此种形势,欧、美、日等汽车工业发达国家和地区都加大了智能网联汽车的国际标准法规协调的参与力度,在联合国世界车辆法规论坛(UN/WP.29)和国际标准化组织(ISO)层面,智能网联汽车相关国际标准法规协调活动正快速推进。 为更有效地支撑上述组织的国际标准法规协调活动,2017年全国汽车标准

0215jiejie | 发布于:2022-12-01 0评论 0赞

苹果推出搭载M2芯片的新款iPad Pro 799美元起售

据苹果官网,苹果推出搭载M2芯片的新款iPadPro。 11英寸wifi版起售价为799美元,wifi+蜂窝网络版起售价为999美元;12.9英寸wifi版起售价为1099美元,wifi+蜂窝网络版起售价为1299美元。

0215jiejie | 发布于:2022-10-19 0评论 0赞

新能源汽车领衔 “中国智造”加速登陆欧洲市场

全球五大车展之一巴黎车展时隔四年再度启幕。在这场被视为“全球汽车行业风向标”的盛会上,国内外汽车品牌云集,长城汽车、比亚迪等再次领衔中国汽车出海。 长城汽车欧洲区域总裁孟祥军表示:“欧洲是长城汽车最重要的海外市场之一,巴黎车展是长城汽车向欧洲市场展示GWM品牌和产品的最佳机会。长城汽车正在研究汽车行业碳排放的整个生命周期,到2025年,将推出50多款新能源产品,全力支持可再生能源使用,为全球用户

0215jiejie | 发布于:2022-10-19 0评论 0赞

严监管时代来临,电子烟“通配”大战走向何方?

针对通配烟弹厂商的一系列诉讼的结果,将对生产通配烟弹的品牌未来在电子烟行业的发展产生深远影响。 10月1日,《电子烟强制性国家标准》正式实施,中国电子烟监管全面生效。而在电子烟行业进入规范化、法治化阶段前夕,一场围绕着通配烟弹的争论在行业里发酵。 “通配”是电子烟从业者约定俗成的概念。换弹式电子烟由烟杆和烟弹组成,“通配”烟弹指的是非品牌商生产、可与品牌烟杆匹配使用的烟弹。多位业内人士表示,被

0215jiejie | 发布于:2022-10-19 0评论 0赞

Bourns 全新大功率分流电阻器

采用金属感应引脚,专用于大电流应用中进行精确测量 全新分流电阻器专为电池管理系统、大电流工业控制和电动汽车充电站 提供高可靠性、高成本效益的解决方案 美国柏恩Bourns全球知名电子组件领导制造供货商,宣布新增12款CSM2F系列功率分流电阻器,扩展其产品组合。全新系列采用铆接通孔金属传感引脚,可满足大电流应用中对电压测试点精确定位日益增长的需求。最新型Bourns?CSM2F系列分流电阻器

0215jiejie | 发布于:2022-10-18 0评论 0赞

请尊重元宇宙“这个筐”

元宇宙是个筐,啥都往里装,但区别在于有的像聚宝盆,有的像垃圾桶。国庆假期刚结束,中青宝“90后”董事长李逸伦便亲自上阵,玩起了元宇宙婚礼。靠着老板首秀和代言,中青宝顺势推出“MetaLove元囍”App,正式进军元宇宙婚礼赛道。 就产品而言,如同其他元宇宙产品,李逸伦的元宇宙婚礼“新奇与吐槽齐飞”:有人说是有趣的尝试,有人则认为像QQ炫舞结婚系统。要知道,QQ炫舞是一款推出了十余年的老游戏。

0215jiejie | 发布于:2022-10-13 0评论 0赞

边缘计算:突围商业模式痛点

截至8月末,中国5G基站总数达210.2万个,中国5G发展已经进入下半场。随着5G加速融入千行百业,互动直播、vCDN、安防监控等场景率先大规模落地,车联网、云游戏、工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景也快速走向成熟,这些更大流量、更低时延、更高性能的场景涌现,对边缘计算的刚性需求势必爆发。 GrandViewResearch预测,即使在新型冠状病毒肺炎疫情肆虐全球的背景下,边缘计算和5G网络市

0215jiejie | 发布于:2022-10-13 0评论 0赞

商务部回应美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”

商务部新闻发言人10日就美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”应询答记者问。 有记者问:近日,美国商务部在半导体制造和先进计算等领域对华升级出口管制措施。同时,在将9家中国实体移出“未经验证清单”过程中,又将31家中国实体列入,请问中方对此有何回应? 对此,商务部新闻发言人回应称,中方注意到相关情况。首先,通过中美双方前一阶段共同努力,9家中国实体zui终

0215jiejie | 发布于:2022-10-13 0评论 0赞

TCL华星官宣与奔驰合作:推出全球首款横贯A柱的车载显示屏

今年1月,奔驰带来了VISIONEQSS概念车,其中控台采用了一块完全无缝的47.5英寸曲面显示屏,横贯整个A柱,令人印象深刻。今天,TCL华星正式官宣与奔驰达成合作,并认领了VISIONEQSS上这块全球首款横贯整个A柱曲面的车载显示屏。 根据TCL介绍,这款显示屏采用了完全无缝的超薄一体化设计,将仪表盘、中控与副驾娱乐显示融为一体,并能够与3D实时导航系统相辅相成。 同时,这块显示屏还采用

0215jiejie | 发布于:2022-10-12 0评论 0赞

半导体板块暴跌 谁最受伤

国庆假期后首日开盘,上证综指时隔5个月再次失守3000点,与此同时,半导体板块也再度走低,其中,北方华创、雅克科技等个股跌停。10月11日早盘期间,半导体板块持续下挫,北方华创、雅克科技再度跌停。截至下午收盘,北方华创、雅克科技维持跌停状态,华海清科、拓荆科技-U、盛美上海、清溢光电、海光信息的跌幅则超10%。同日,半导体板块中的119只个股中超五成呈现下跌趋势。 在半导体板块遭遇下挫的同时,北

0215jiejie | 发布于:2022-10-12 0评论 0赞