IMX8M核心板偶发系统启动失败排查实录

news2024/9/21 2:36:26

一. 基本情况介绍

1. 硬件方案组成

产品中采用的是IMX8M核心板的方案，如图1所示是产品的硬件系统整体组成示意图。

2. 问题描述

今年5月份有一台设备出现系统偶发启动失败，uboot阶段都无法通过，表面现象是显示屏黑屏。此故障发生概率还挺高，基本上反复上电20次以内必出。

二. 排查记录

1. 第一阶段

1) 显示功能排查

检查显示排线连接，无明显异常；

2) 故障定位

显示屏及显示驱动电路若有问题，通常是必出，而不是偶发，因此核心板的可能性更大。更换其他核心板，问题不再复现，明确问题是随着核心板走的。

3) 核心板运行故障定位

接上串口助手定位核心板具体故障点。结果问题不再复现。（有可能加大测试量会出，后续测试以千次以上为标准）

难道是UART上的干扰造成的？

回想起年前批量事故：UART上脏数据引起系统误入uboot调试模式。最终解决办法是软件上在uboot启动阶段不对UART进行响应。

另外发现输入电源线靠近和远离核心板调试串口UART1，问题的发生概率也有明显区别。似乎都指向了是UART1干扰造成了核心板启动失败。

针对UART1悬空易受干扰的问题，可以通过接上拉电阻的方式避免。如下图所示。

因此在UART1的TX和RX线上接上上拉电阻复测。结果在200次左右还是复现了问题。

4) 更改启动方式

有没有可能还是eMMC传输不稳造成的？

将ARM系统启动方式改为从TF卡启动再进行复测，未再复现系统启动失败现象。

似乎还是和eMMC有关。

2. 第二阶段

将问题核心板连同设备寄给核心板方案商分析。方案商通过各种测试对比，认为是上电时序未合理控制的问题，底板先上电造成串电引起核心板启动异常，具体漏电点未查明。

3. 第三阶段

根据方案商提供的线索，排查具体的漏电点。

1) 更改上电时序

如图3更改上电时序，无论是采用电源优化方案1还是电源优化方案2，即核心板上电后再控制主控板5V后上电或者3.3V后上电，都无法复现系统启动失败的现象。

2) 接口排查

断开核心板与STM32F103的通讯口UART2，复现问题，排除UART2的可能性。
断开显示屏，未复现问题；显示屏相关电路嫌疑很大。

PS: 断开显示屏，无法再通过观察显示来判断系统是否正常启动，因此采用替代方案，即通过观察输入电流的变化来识别。异常启动过程，电流增大到350mA左右会停止一段时间，然后降低到220mA，而正常启动过程，电流会继续增大到500mA以上，然后再降低到350mA左右。

3) 显示接口排查

显示接口包括MIPI、I2C和GPIO口，如图1所示。

询问方案商I2C1连接情况，方案商反馈I2C1在核心板上用于PMU和ARM之间的通讯，并截了一段相关原理图过来。如图4所示

根据这部分截图，找到核心板上R2、R3位置，使用示波器抓取I2C1和NVCC_SNVS_3V3波形。

图5中紫色线是NVCC_SNVS_3V3的波形，绿色线是I2C1_SDA的波形。当发生启动异常的时候，NVCC_SNVS_3V3正常上电，但I2C1出现异常。不过，从这波形来看，I2C1波形异常是结果，而不是原因。

联想到图4中I2C1的上拉电阻，灵感一闪，如果上电时序会影响，是否主控板上的电压通过上拉电阻，反灌到核心板上的NVCC_SNVS_3V3。如图6所示，是目前的I2C1挂载情况。

I2C1挂载了核心板上的PMU，同时还挂载了TC358775XBG和触摸。且核心板上上拉电压NVCC_SNVS_3V3和主控板上上拉电压VCC_SYS_3V3上电时序不一致。

检测NVCC_SNVS_3V3和VCC_SYS_3V3电压波形和上电时序，如图7所示。图中，紫色线为VCC_SYS_3V3波形，蓝色线为NVCC_SNVS_3V3波形。很明显，VCC_SYS_3V3比NVCC_SNVS_3V3早上电20ms，同时VCC_SYS_3V3对NVCC_SNVS_3V3有影响，如黄色圈出部分，有一个120mv左右的电压台阶。