[请教]单片机C8051F020程序易丢失，请分析可能的原因

2万 · 2010-11-20 17:21

有个朋友用F020做主控，做的MP3播放机，F020芯片中的程序很容易出现导常，导致开机白屏无显示，重新刷F020的固件后，又能开机了，请用过此芯片的网友多出点主意，那些原因易导致Flash异常。
此类故障率还较高，调好的20台，放置一星期，重检有时有2台以上出现此现象。

只看该作者 · 2010-11-20 20:11

FLASH单片机都可以有这种现象,只是比例不懂,原因不明.

只看该作者 · 2010-11-20 20:24

电源，读写flash时，关闭所有中断，相办法防止写flash出错

4万 · 2010-11-20 20:43

开机上电时序的问题，误进入编程态了，仔细分析上电暂态，避免就是。

2万 · 2010-11-21 10:20

程序本身没有写flash的操作，电源按常规设计，用的是1117-3.3v稳压给芯片供电，由于芯片内带上电电压监测模块，外部复位引脚只用了简单的RC复位来实现。

只看该作者 · 2010-11-21 14:41

前两天刚有人问，再转
网上找的，转贴

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C8051Fxxx程序丢失问题的分析

2009-05-23 16:01:45 作者：xn123 来源：《单片机与嵌入式系统》2007.12期浏览次数：0 网友评论 0 条
作者：湖南大学胡益苏娟周海燕
1 c8051fxxx单片机简单介绍和flash结构
　　c8051fxxx系列器件是silicon labs推出的一个高速单片机系列。这款单片机是完全集成的混合信号片上系统型mcu 芯片。
　　具有高速、流水线结构的8051 兼容的cip51内核；70%的指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期；片上有丰富的片内外设，根据型号的不同，包括adc、dac、uart、捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列、spi、smbus等。
　　c8051fxxx单片机有大容量的flash存储器，用于程序代码和非易失性数据存储，可在系统编程。flash的结构是以扇区为单位组织的（128 kb系列以1 024字节为1个扇区，64 kb系列以512字节为1个扇区）。非易失性flash可以用来存储系统的参数，如软件版本、生产日期等。flash可以使用编程器擦写，也可以在程序中使用movx指令来修改，从而使flash 存储器具有在系统重新编程能力，允许现场更新8051 固件程序。flash的写和擦除操作由硬件自动定时，以保证操作正确通过。c8051fxxx的flash保存下载的程序，在系统上电后，单片机从 flash读出代码数据到ram，之后程序开始运行。
　　2 程序丢失问题的出现和原因
　　在一些实际应用中，系统重新上电后会出现程序不能正常运行的问题，常表现为“程序丢失”。通常是由于程序代码被损坏或被修改造成的。
　　造成程序丢失问题的原因很多，可以归结到一个基本原因，即对flash的访问失败而造成flash保存的代码出现错误。对于所有包含有 flash写/擦除子程序的系统，当cpu工作在规定的vdd、温度、系统时钟频率范围之外时，对flash进行写/擦除操作，都有可能出现flash数据错误的现象。
　　2.1 flash数据错误的硬件原因
　　c8051fxxx单片机的flash操作由硬件控制，所以硬件上的不稳定可能造成flash操作错误。硬件原因主要是能影响cpu正常运行的因素，以及能影响flash操作环境的因素。这些因素包括操作电压、温度以及外部干扰脉冲等，具体如下：
　　① 能影响cpu运行可靠性的参数有系统时钟源。如果系统时钟由外部晶振提供，外部的电磁干扰引起尖脉冲，并耦合到系统时钟上，则会导致不可预知的操作。
　　② 系统在单片机的工作电压没有稳定（vdd上升时间低于规定的1 ms）时就已经完成复位，由于系统复位时需要从flash读出代码数据，flash电压不稳定会出现不可预测的错误。
　　③ 在对flash的操作过程中，如果温度、电压不稳定，也可能造成flash数据错误。
　　2.2 flash数据错误的软件原因
　　代码设计的缺陷是程序丢失的主要原因，因为单片机的flash是由硬件来控制的，不能由软件来控制操作的细节，所以程序的不完善可能造成 flash的访问出错，从而使flash数据出现错误。这些操作包括：在pswe位（psctl.0）置1时cpu执行中断服务程序中的movx写操作，该中断服务程序要使用xdata 或pdata 的易失性存储区单元，这样可能导致向xdata 或pdata存储区写的数据写到flash中了，从而出现问题。另外，如果使用外部晶振作系统时钟，在时钟没有稳定时就对flash进行写操作，也可能造成程序丢失。
　　3 程序丢失问题的解决方法
　　针对以上可能的原因，可以从软硬件两个方面来解决程序丢失问题。在硬件方面，主要是给系统提供稳定的工作环境，并避免外部干扰对cpu运行环境的影响；在软件方面，主要是规范对flash的操作。
3.1 从硬件方面预防程序丢失
　　注意，以下的方法不是对所有的器件都适用，要根据具体的硬件情况选择相应的方法：
　　① 在rst引脚安装vdd监测电路，并将vdd监视设置为一个复位源（置rstsrc.1为1）。这样如果系统电压不稳定，系统将自动复位，从而避免在电压不稳时访问flash。
　　② 对外部晶振时钟2分频，更好的方法是使用内部振荡器，这样能提高系统时钟的抗干扰能力。
　　③ 如果使用外部晶振提供系统时钟，信号线应尽量靠近单片机的输入端，同时晶振外壳接地。
　　④ 对于使用外部晶振作时钟源的系统，应尽量增强晶振的驱动能力，这样也能在一定程度上预防程序丢失。
3.2 从软件方面预防程序丢失
　　程序丢失的主要原因是程序设计的缺陷，所以合理的程序代码设计能极大地预防该问题的出现。在代码中可以用多种方法来预防flash数据丢失：
　　① 在pswe=1下禁止中断，使得程序中的movx写指令是对flash而不是对xram。
　　② 在pswe=1下尽可能少地访问变量。在pswe=0下执行地址译码操作，并用间接寻址方式执行movx写操作。例如，向flash写多个字节，间接寻址和写pswe过程如下：
　　unsigned char xdata * idata pwrite;//使用idata指针指向flash
　　unsigned char *source;
　　unsigned char mydata;
　　for (addr = 0; addr <100; addr++) {
　　//pswe =0时获取要写入的数据
　　mydata = *source++;
　　//pswe =0时修改写入数据的目标地址
　　pwrite = (unsigned char xdata *) addr;
　　psctl = 0x01;//pswe=1
　　//赋值方式写入数据，此时不执行目标地址的修改操作
　　*pwrite = mydata;
　　psctl = 0x00;//pswe=0
　　}
　　以上代码中，当pswe = 1时只执行写flash操作（*pwrite = mydata）；其他操作，如修改addr的值、获取源数据和目的地址，都是在pswe = 0时执行的。
　　③ 将flash写/擦除指针指向data或idata区。
　　④ 减少将pswe置1的指令操作。理想的情况是只有两个操作将pswe置1，即写1个flash字节和擦除1个flash字节。
　　⑤ 在flash写/擦除函数中，使能vdd监视并设置复位源。使能和设置操作必须在实际的写操作发生之前，置pswe=1之后完成。
　　⑥ 代码中所有的对rstsrc的写操作均用直接赋值方式完成（如rstsrc = 0x02）,不能用读/写指令（如orl或anl）来完成。例如，代码“rstsrc |= 0x02”是非法的。
　　⑦ 对于能用porsf位来设置vdd为复位源的器件，保证在写rstsrc时置porsf＝1，即先使能vdd为复位源，再使能其他复位源的操作，如时钟丢失监测（missing clock detector）、比较单元和软件复位。
4 一个实际应用方案
　　在有的应用场合，由于需要较快的执行速度，不能使用单片机的内部时钟作系统时钟源，所以使用外部晶振来提供时钟。在这种情况下，首先要在硬件上确保系统工作参数正常。
　　在软件上，由于最常见的flash丢失原因是程序问题，所以可以在代码中用多种方法来预防flash数据丢失。首先，在初始化单片机时，使能 vdd检测，并设置vdd和时钟丢失为复位源。如果程序中有写/擦除flash的代码，则在写/擦除操作前切换系统时钟，将系统时钟切到内部时钟或对外部时钟2分频；写/擦除操作完成之后，再恢复系统时钟，通过增加flash修改操作时的时间开销来实现系统的稳定［2］。以下以c8051f126为例，给出了系统时钟切换的程序清单：
　　void sysclkadjust(unsigned char select) {
　　ea_save=ea;
　　sfrpage=0x0f;
　　switch(select) {
　　case 0x01:
　　oscicn_save = oscicn;
　　clksel_save = clksel;
　　oscicn = 0xc3;//内部时钟，不分频
　　clksel = 0x00;
　　break;
　　case 0x02:
　　oscxcn_save = oscxcn;
　　oscxcn |= 0x70;//外部时钟2分频
　　break;
　　default://选择内部时钟
　　oscicn_save = oscicn;
　　clksel_save = clksel;
　　oscicn = 0xc3;
　　clksel = 0x00;
　　break;
　　}
　　}
　　要恢复系统时钟到flash操作前的状态，只需将clksel_save、oscicn_save、oscxcn_save重新写回到clksel、oscin、oscxcn。
　　c8051f126的系统时钟（sysclk）可以在内部时钟和外部时钟之间自由切换，切换时的操作要求如下：
　　① 在切换过程中，先设置所选时钟的属性，再用clksel将其设置为sysclk。
　　② 在还原过程中，先用clksel选择时钟源，再设置其属性。
　　③ 如果切换过程中关闭外部晶振，要再恢复外部时钟，启动后至少要等1 ms，再去读xtlvld（oscxcn.7）来判断晶振时钟是否稳定。否则，可能读到错误值。
　　④ 在外部时钟稳定运行后，再对其分频，不必插入等待周期。
　　⑤ 在切换过程中，可以保持外部时钟继续运行，这样在还原过程中就不必等待外部时钟稳定，从而节省时间开销，代价是系统功耗有所增加。
5 总结
程序丢失会带来各种不良的后果，最严重时致使程序无**常运行，从而造成整个系统崩溃，给产品的应用带来麻烦。在系统的硬件设计和代码编写过程中，通过对以上问题的注意，可以有效地防止程序丢失问题的出现。另外，由于系统时钟的切换只发生在flash的写/擦除过程中，操作结束后又恢复成原来的设置，因而对系统运行速度的影响很小，从而保证了系统其他功能的实现。

2万 · 2010-11-21 14:54

C8051F020 C8051F020抗干扰问题

我采用C8051F020设计产品，供电是采用电池和开关电源后稳压，市电插头是两芯的，没有接地线。样板在稳定性测试时发现老是不定时重启或死机（复位都没有作用）。只要用长点的导线（导体）或底线碰电路板的“地”就很容易产生复位。碰任何IO口更容易产生复位。不知是什么原因造成？请高手援助！

答 1:

是不是你的电源有问题啊

答 2:

你是用外部晶体吗?C8051系列复位时候的时钟切换要延时. 看门狗打开没有?

答 3:

暂时没遇到从我以前调试ADUCA812的板子来看，是你的电源有问题，主要是接地的问题。

答 4:

更详细情况如果把电路板的地和大地连接，则碰地也极难使其产生复位，但碰IO口则还会产生复位，只不过没有那么容易。

我用泰克100MHｚ示波器测量VDD电源和Reset脚，观测产生复位时的波形。发现系统复位时VDD和Reset波形非常平滑，没有脉冲毛刺。Reset脚没有低电平复位脉冲信号。我加大了MCU的电源滤波电容（由22uF变为470uF），抗干扰能力有提高，但还是会在运行期间莫名其妙地系统复位。PCB板的布地也是很难看出什么不妥，都是大面积铺铜和模拟地和数字地分开走线。布线方面我确实花了不少功夫降低电磁干扰，但还是没有避开。

以前用其它单片机时，布线和电源信号都不比现在这板好，但从来没有出现类似情况。

自动复位我还有办法软件恢复，最讨厌的是，居然有时会死机！即在干扰下，晶振停振，硬件复位也不行！！

现在公司试产了100多个产品，这个问题不解决难以向老板交代，请问大家有无遇到类似情况？有什么办法？

答 5:

原理图看门狗关闭也是一样。关键是在复位期间，示波器没有测量到干扰波形。

MCU的SCH图。

我也重点怀疑电源和接地，但现在的布线和示波器测量的波形来看，没有脉冲干扰到单片机啊。而且我在单片机的每个VDD管脚旁均有0.1uF的电容，reset脚也试过系统复位运行后接到VDD，但还是一样在运行期间不定时自动复位或死机。

难道C8051f020的稳定性不是很好？或对电源要求很高？

答 6:

你没有把图贴全，不知道你的实际功耗是多少100mA是最大输出电流，但也是在一定功率条件限制下的，你的压降不小，加上瞬间高脉冲干扰等，应为电源的原因造成MCU死锁不奇怪，示波器有时很难看到造成死锁的脉冲，这个脉冲可能幅度很大，但是持续长度很短，要仔细调节触发条件才能发现。

对于存在一定干扰的环境下，你这样处理电源基本行不通，L2电感也太小，10uH干不了啥事的，一般来说正负电源都要加电感隔离。正负分别加一只三条腿的EMI电感，之后经过一个差分隔离电感近电源，效果会好很多。

答 7:

多谢“一级菜鸟”那个10uH是datasheet推荐值，是供应单片机模拟电路的。问题是我就算使用可充电池供电也是一样的，只不过稍微没有那么容易使单片机复位。估计不是您所分析的原因。

希望各位多提点，谢谢！

答 8:

最新情况我把电路除CPU和供电部分外其他器件全部不焊接，同样会复位。而且还发现更加奇怪的现象：IO平时设为0，我用镊子碰IO口时，经常由原输出0V变为0.8V，而且这是CPU电流由原理18mA变成40～70mA（有时不定），而且有些IO由原来的1变成0，硬件复位也没有用，要断电才可以恢复正常！！

C8051F020难道抗干扰能力很差？存在巨大硬件缺陷？！

救命～～～

答 9:

倒在血泊中！用F020碰到死机、复位、IO死锁问题，传说中最狠毒的招数全中了，真黑

答 10:

p

答 11:

c8051f系列抗干扰性确实不太好用过c8051f040,开始的时候做了一个双面板，连2级emc都没过；后面费了好大劲改造才过了4级；感觉主要在于电源部分，可试着采用如下措施（仅供参考）：1、板子入口处的直流电源加共模扼流圈，供cpu的最好用好一点的dc-dc芯片；2、进cpu的电源串10欧与470p电容的并联网络；3、复位引脚就近接10u与104电容；4、晶振外壳接地；5、下载程序后jtag口按它说明处理；6、i/o如能光隔最好隔离，特别是做控制用的。

答 12:

我也用C8051F020，感觉很好啊。我是四层板。

答 13:

重新做板了我安排另一有经验的同事重新布板。所有可能引起干扰的都进行了处理，好好布局，若这芯片不能用前面几个月的辛苦就白费了！

建议慎用C8051F020，因为代理商的工程师也底气不足，承认有IO死锁现象，并且没有给到解决方法。

答 14:

我在使用中也发现同样的现象，希望可以讨论一下！我和楼主的遇到的情况有些相同，也一起提出来，希望能够讨论一下！

我是用于工业控制系统中的，使用两路隔离的电源。在测试中发现只要用导线接触于系统隔离的第二路电源地，系统就会复位；接触系统电源也有可能复位，但是稍微好一些。

通过检查内部复位寄存器发现复位原因为，外部复位，外部复位使用809S复位。询问厂家技术支持：建议使用另外一款日本的复位芯片，型号记不清楚了，抱歉！：）追问之下答复说该芯片的复位脉冲比一般系统要窄。

仔细翻阅数据手册后发现，C8051F020的最小复位脉冲为10nS。（一般51系统的复位脉冲宽度都在1uS左右，最小也是200nS才能起到滤波和抗干扰作用）怀疑系统复位为接触静电放电导致干扰。考虑到芯片内部自代复位检测电路，把复位引脚线在离芯片最近的地方割断。用原来的办法测试复位现象已经很难出现。

最近去工业现场调试，发现系统容易死机。

工作环境比较恶劣，变频器，电机，接触器都在1m以内。和现场的布线等都有关系。

现在考虑重新做电路板，希望系统能够正常。各位大侠有什么好的建议！

答 15:

另外晶体也有问题！另外晶体也比较难以振荡

答 16:

救命啊不是吧？？？现在我们也要用这个芯片c8051f022,我还是第一次用，而且还要1个多月内交货！！全部64个io口都用上了！这次怎么办呢？用来作为游戏机的cpu，各种干扰可不少啊！！

答 17:

难得很少人用C8051F020？我重新布板了，严重考虑了EMI问题，今天开始调试，发现第一次上电总是不能复位！！就是：在电路完全放完电（或用镊子短路电容放电）的情况下，上电肯定不能复位。但在第一次上电不能复位后，断电再上电，则肯定可以复位正常运行。抗干扰还没有来得及测试，希望有经验的朋友援助！

答 18:

感谢yking2008yking2008所说的确实让我的板子改善了不少，我把复位电容取消了，就没有那么容易复位了！非常感谢！！

新的PCB在EMI方面严重考虑了，采用尽量大面积铺铜和增加磁珠或EMI滤波器等措施，昨晚在同等干扰条件下确实改进了很多，用开关电源供电还偶尔出现干扰地线复位，但用电池供电就暂时没有发现复位。

同等条件我同步用AVR设计了产品，同样的干扰方法，AVR根本不会有复位和死机的现象出现。看来C8051系列在设计产品时EMI方面确实要非常谨慎考虑。

答 19:

在我的感觉，这个ＣＰＵ有两个问题，端口一碰就出问题。

１／

晶振电路的抗干扰能力太差（这个问题可能换成外晶振）

1万 · 2010-11-22 08:26

FLASH NCU对高压非常敏感,电源设计非常重要,当然程序本身的问题也可能很大

2万 · 2010-11-22 08:53

呵呵，已经有无数人倒在了C8051的这个问题上。

如4楼所说，上电问题。

ATMEL的MEGA系列容易丢EEPROM中的前几个字节，也是上电问题。
据说NXP的LPC以前也容易在上电时进入ISP状态。

听朋友们讲，刚开始用C8051的人，基本上都要经历一些‘血’的教训后才能比较稳定的使用C8051,这可能就是它的一种脾气吧。

不过从道理上讲，类似C8051这样无节制的提供MCU的主频并无由头的依靠降低晶圆的线径来进行市场竞争的行为，这是在是一种恐怖的行为，这对于做MCU设计的工程师来说，多少算是一种灾难。

只看该作者 · 2010-11-22 09:05

1、处理好电源纹波。
2、刷程序时电压要足
3、刷完程序要把CPU有关管脚，做一些保护。比如上拉、下拉什么的，使之不会受干扰产生电平跳变。
4、程序中不使用写FLASH的动作。关闭一些熔丝等等。

只看该作者 · 2010-11-22 09:17

没遇到过程序丢失，用了快五年了都很顺，每年几百套从没有损坏的，都是工业场合，光耦隔离后去控制变频器，步进，伺服，通讯无隔离去带触摸屏。在下载程序后如果下载电缆不拔掉，用一根电线去触碰电源地，MCU很容易死机是真的，但一拔掉了怎么碰都不会死了，也是RC复位。它的带载能力不错，所以喜欢它

1万 · 2010-11-22 10:17

我用C8051F 4~5年了,而且几乎所有产品都用内部FLASH当EEPROM用,从没有出现丢程序,但基本都是手持设备,电池供电,我公司其它工程师也用C8051F,也经常出现丢程序问题
感觉程序问题最可能
很多FLASH MCU都有类似问题,供电问题应该可能性较大

2万 · 2010-11-22 10:22

我用C8051F 4~5年了,而且几乎所有产品都用内部FLASH当EEPROM用,从没有出现丢程序,但基本都是手持设备,电池供电,我公司其它工程师也用C8051F,也经常出现丢程序问题
感觉程序问题最可能
很多FLASH MCU都有类似问题,供 ...
ayb_ice 发表于 2010-11-22 10:17

呵呵，俺就从来没有听说MCHP的FLASH型MCU丢个代码！！！

这还是芯片设计的时候没有考虑到足够的忍耐度造成的，虽然通过严格的外部电路设计也能保持芯片正常使用，但第一有习惯问题，第二有认知问题，所以开始使用时，很多人都要吃亏上当后才学会怎么使用。

只看该作者 · 2010-11-22 10:26

以前这里讨论过STC丢程序，好像最终结论是它写得太快，那些用C8051F丢程序的不知道是不是也因为这个

1万 · 2010-11-22 10:27

PIC也用过,但用的不多
对PIC没有太多发言权
不过据说是不错的
但是感觉功能相对太弱

2万 · 2010-11-22 10:50

PIC也用过,但用的不多
对PIC没有太多发言权
不过据说是不错的
但是感觉功能相对太弱
ayb_ice 发表于 2010-11-22 10:27

PIC24很好很强大。

只看该作者 · 2010-11-22 10:58

如果程序是一行一的写出来应不会出问题吧，移植的多点问题吧？

2万 · 2010-11-22 16:55

谢谢大家的建议，看来应该不全是芯片的问题。

只看该作者 · 2010-11-22 21:48

:funk:好高深啊，这到什么年月才能学懂呢

只看该作者 · 2010-11-22 23:49

有以下2点经验供参考
1、使用外置复位芯片809。C8051F内置复位电路自认为有两个缺点：（1）复位电压过低，最低2.4V，此电压下好些外围芯片还不能正常工作而CPU却已开始运行。（2）复位保持时间过短，小于0.3ms，不能有效地应付电源波动。我一直用STM809S，最低复位电压2.89V（所用的外围芯片最低工作电压都在2.7V），最小复位保持时间为140ms，足以应付电源波动。
2、不用的IO口一率设置为输出并置为低电平，输出端口用推挽输出模式，若用开路输出则外加强上拉电阻。

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