AVR M16芯片ISP接口干扰原因分析与抗干扰措施（探讨）

只看该作者 · 2015-2-10 19:16

前一段时间，有位朋友说他们有一款产品，主芯片使用的是M16单片机，用了几年一直很稳定，最近一段时间在东北一个客户家里，频繁出现机器程序错乱无法运行，的情况，且一旦出现故障，重新上电后也不能用；
这些电路板换回来后，只要重新烧写FLASH，就正常了。

经过网上讨教，并认真考虑，有了一些收货，不敢保证全对，写出来大家一起看看，或许受益。

只看该作者 · 2015-2-10 19:25

本帖最后由中国机器于 2015-2-10 19:26 编辑

【1】故障的直接原因：单片机内flash被改写；
【2】改写的时机：芯片上电瞬间。
【3】改写途径：ISP接口。
M16的端口上拉电阻是程序控制开关的，所以在单片机上电的一瞬间，单片机PB5，PB6，PB7（ISP共用的端口）即使在程序中打开了上拉，也不起作用，而上电的这一瞬间，ISP接口上如果有频率合适的干扰信号窜入，危险就来了（端口的上拉起作用之前，输入阻抗大，对干扰信号非常敏感）。
以上分析是苦思冥想出来的，会有错误也不一定，希望大家拍砖纠正。

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带着上面的分析，跟朋友要了原理图和PCB图看了一下，截了两张图：

这是原理图：

这是PCB 图：

图中可以看到，单片机的ISP接口除了接到编程口，还被用于外围芯片的驱动，他所处于的网络，铜线弯弯曲曲走的比较长，使干扰信号更容易窜入；

只看该作者 · 2015-2-10 19:30

上图的布线方式，加大了ISP接口感应干扰信号的能力，在单片机复位上电的瞬间，端口的上拉电阻尚未启用，其他端口收到干扰可能不至于有致命的故障出现，但是偏偏这ISP口不行，在单片机启动瞬间，频率适宜的干扰信号一旦杀进来，单片机内部的flash数据就很容易被破坏，造成程序错乱的致命故障。

只看该作者 · 2015-2-10 19:36

经过网友点拨，说了几个解决方案：
【方案1】、烧写程序的时候，通过芯片的熔丝设置，关闭编程口，车彻底切断干扰信息重写flash的途径。
这个方案很快就发现行不通，因为朋友的电路板是焊好后通过ISP烧写程序的，而使用ISP烧写程序，熔丝选项中无法关闭ISP，呵呵，干瞪眼了；

【方案2】、把ISP端口用到的PB7，PB6，PB5设成输入，原始状态低电平，烧写完成之后，硬件接地。
这个方案也行不通，因为电路中使用了这三条线中的两条，用于驱动外围芯片，不能设置为输入引脚，必须设成输出，才能正常驱动外围的芯片；

只看该作者 · 2015-2-10 19:41

考虑到故障产生的原因是应该是 “端口上拉未起作用时，干扰信号进入ISP” ，所以决定使用外接上拉电阻，将电路中的PB7,PB6，PB5三条线对VCC分别焊接一只4.7kΩ的电阻做为上拉，外接的上拉电阻是一直存在的，所以在上电启动瞬间，也保证了ISP端口的抗干扰能力。

上述措施实施后，机器正在考验中。

以上分析过程及处理方案是否有谬误，请各位不吝拍砖啊