【現(xiàn)象描述】

某設(shè)計(jì)，CPU以菊花鏈的方式接兩片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器， CPU的引導(dǎo)程序存儲(chǔ)在Flash 存儲(chǔ)器中，兩片F(xiàn)lash 存儲(chǔ)器互為冗余備份。

上電測(cè)試發(fā)現(xiàn)，多塊電路板從最接近CPU的那片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器加載程序時(shí)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致電路板無(wú)法啟動(dòng)。

在案例3.8中提到，在一驅(qū)多的設(shè)計(jì)出現(xiàn)故障時(shí)，驗(yàn)證時(shí)鐘信號(hào)邊沿的單調(diào)性是重要的調(diào)試方向。但波形測(cè)試發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器時(shí)鐘信號(hào)邊沿單調(diào)，沒(méi)有出現(xiàn)明顯信號(hào)質(zhì)量問(wèn)題。在數(shù)據(jù)信號(hào)上，也沒(méi)有明顯的信號(hào)質(zhì)量問(wèn)題。

【討論】

在故障分析時(shí)，工程師將帶有測(cè)試波形的照片發(fā)給筆者，筆者注意到照片上示波器的帶寬是50MHz，按照測(cè)試精度3%計(jì)算，該款示波器適合測(cè)量的最高頻率約為25MHz，即可以準(zhǔn)確測(cè)得的最小時(shí)間寬度為40ns，而兩片F(xiàn)lash芯片之間由于信號(hào)反射所造成的邊沿不單調(diào)持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于40ns，所以該款示波器無(wú)法驗(yàn)證時(shí)鐘信號(hào)邊沿單調(diào)性。在采用更高頻帶寬度示波器的測(cè)試后，驗(yàn)證了距離CPU最近的Flash芯片的時(shí)鐘信號(hào)存在邊沿不單調(diào)的問(wèn)題。

【擴(kuò)展】

這個(gè)案例中，板上有兩片型號(hào)完全相同的Flash存儲(chǔ)器，問(wèn)題只發(fā)生在最接近CPU的那片F(xiàn)lash存儲(chǔ)器，因此不用考慮無(wú)關(guān)的調(diào)試方向，如電源噪聲、復(fù)位電路、上電順序、芯片本身故障等。本案例中的情況，兩塊存儲(chǔ)器是一樣的原理圖信號(hào)連接、 一樣的電源，唯一的差異就是PCB布局和PCB布線，因此最值得懷疑的就是信號(hào)質(zhì)量，但在本案例最初的測(cè)試中，在信號(hào)質(zhì)量上卻沒(méi)有獲得有價(jià)值的線索。

相信不少工程師遇到過(guò)這樣的情況，通過(guò)測(cè)試，首先排除了可能性最大的調(diào)試方向，然后陷入迷茫。

針對(duì)調(diào)試，需明確兩點(diǎn)：

① 通過(guò)測(cè)試，逐一排除可能性，當(dāng)其他可能性都排除了，剩下的那個(gè)就是故障根本原因。

② 通過(guò)測(cè)試，排除故障可能性時(shí)要特別注意，一旦測(cè)試方法錯(cuò)誤，導(dǎo)致錯(cuò)誤地排除了某個(gè)可能性，將會(huì)產(chǎn)生方向性的錯(cuò)誤，之后的所有調(diào)試工作可能都將變成南轅北轍。

從筆者負(fù)責(zé)過(guò)的電路故障調(diào)試經(jīng)歷看，錯(cuò)誤的測(cè)試方法導(dǎo)致調(diào)試走錯(cuò)方向的不在少數(shù)。

打開(kāi)測(cè)試儀器，無(wú)論測(cè)試方法正確與否，都可以得到一個(gè)測(cè)試結(jié)果。而測(cè)試又是一把雙刃劍，正確的測(cè)試可以幫助找到真實(shí)的故障原因，錯(cuò)誤的測(cè)試會(huì)對(duì)故障調(diào)試產(chǎn)生嚴(yán)重的誤導(dǎo)。所以，對(duì)于一個(gè)硬件研發(fā)部門(mén)而言，要組建一個(gè)高速電路實(shí)驗(yàn)室，僅僅在硬件上投入是不夠的，在軟件上，還應(yīng)通過(guò)部門(mén)內(nèi)部的培訓(xùn)、傳幫帶使工程師掌握正確的測(cè)試方法。

筆者一直用以下這段話來(lái)警醒自己，此處與大家共勉：

“一個(gè)問(wèn)題的調(diào)試，背后有5個(gè)可能性，只有一個(gè)能通往真相。

排除了4個(gè)，最后一個(gè)很可能是最難驗(yàn)證的，此時(shí)無(wú)須驗(yàn)證，它就是真相。

真正困難的是，在排除前4個(gè)的過(guò)程中，若做出了錯(cuò)誤的排除，則滿盤(pán)皆輸，問(wèn)題無(wú)解。”

多年前，筆者曾經(jīng)負(fù)責(zé)了一塊電路板的研發(fā)。第一版調(diào)試時(shí)，工廠生產(chǎn)的5塊電路板，有4塊出現(xiàn)了相同的問(wèn)題，在列出調(diào)試方向并逐一進(jìn)行驗(yàn)證后，排除了所有與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)有關(guān)的可能性，最后唯一剩下的可能性就是芯片故障，盡管通過(guò)接口I-V曲線測(cè)試等方法無(wú)法確定芯片是否存在損傷，盡管芯片廠家認(rèn)為該故障不像芯片問(wèn)題，但當(dāng)筆者確認(rèn)了所列調(diào)試方向的完備性，以及測(cè)試方法的正確性后，就可以堅(jiān)定地相信故障原因在芯片內(nèi)部，所以以此為依據(jù)要求芯片廠家必須對(duì)芯片做失效分析，最終確定了芯片內(nèi)部的故障。

以上案例來(lái)自電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域知名專家-王老師《高速電路設(shè)計(jì)進(jìn)階》著作內(nèi)容其一案例！