不良分析实例分享 – NXP LPC824 的 POR 问题

本章分享一个不良反馈，为偶发性的功能异常。经测试并非 MCU 的异常，而是不满足 POR（Power-on Reset）条件导致。大家遇到相似的问题可以尝试从这个角度去做分析。

问题反馈

首先是客户邮件反馈 NXP LPC824M201JHI33Y 有 1pcs不良，不良现象是内部 IRQ_FLAG->GFLAG0，地址0x4000 40f8 寄存器损坏。

与客户研发取得联系，研发表示，该寄存器包含 MRT（Multi-Rate Timer） Timer 0 通道的标志位，在客户实验室环境下不断的上下电，有概率会导致程序识别不到 Timer 0 的中断，导致程序停止运行。且按键 Reset无法恢复正常，需要完全放电之后再上电才可以恢复。

偶发性的不良，需要保证能够复现出异常现象，才能继续定位产生不良的原因。

经过一番折腾之后，客户修改了一段可复现的测试代码给我们，此时验证是 WKT（Wake-up Timer）出现的问题，同样需要不断上下电才能复现。

拿到客户板子之后进行测试，发现不断上下电无法复现该问题，只能通过杜邦线轻触 3.3V 电源口才能复现。

不规范的上电导致的问题不一定是 MCU 本身的问题，有可能是 POR（Power-on Reset）的问题。

数据手册上对上电条件做了如下说明：

图 1 NXP LPC82x datasheet 截图

当 VDD 上电之前存在 200mV 的电压，MCU 就有概率部分功能不运作，且通过引脚复位没办法恢复。

根据理论，测试流程如下：

1. 硬件: 客户 PCBA 板（目前仅有一例不良）
2. 软件: 客户提供的测试代码 (GPIO toggle and WKT interrupt)
3. 测试结果：

3.1 正常情况下，VDD 上电前电压为 0, WKT 定时触发中断
CH1（黄线): VDD, CH2(蓝线): GPIO

图 2 正常板测试波形

3.2 异常条件下, VDD 上电前存在 500mV 的电压，WKT 不能被正常触发

CH1(黄线): VDD, CH2(蓝线): GPIO

图 3 不良板测试波形

4. 结果分析
- 从现象上看，上电前电源在200mv以上，即上电斜坡条件不符合数据表要求，上电复位(POR)可能不完全成功，且使用外部复位引脚复位芯片无法恢复。
- 当启动斜坡条件符合数据表要求时，问题无法复制。
- 故该问题是由于启动斜坡条件不匹配导致的，MCU 本身不存在不良问题。

客户收到分析结果后，对电源上 500mV 的条件存在疑问。

与客户重新在其实验室复现不良现象，同时观察板上电源（Power Input、VDD）的波形。

图 4 客户实验室复现不良时的测试波形

证实在客户的 DC 电源关断后，板上会有较长时间存在 600mV 左右的电压，导致 MCU 上电启动失败，而非 MCU 损坏。

由于个体化差异，当 VDD 上电之前存在 200mV 的电压，有概率会出现上电启动失败的现象，且每颗芯片上电没能启动的外设功能也不同，有可能是 WKT（Wake-up Timer），也有可能是 MRT（Multi-Rate Timer）。

但相同的一点是出现异常之后，通过引脚 Reset是不成功的。偶发性、不可引脚复位，当存在这两种现象时可以考虑检测一下 VDD 引脚的上电电压，说不定就能找到问题根源。