[求教]FOC电机控制板的电源上电顺序不同会导致程序卡死

NFYG2022 · 发表于 2024-6-18 22:30:21

本帖最后由 NFYG2022 于 2024-6-18 22:31 编辑

控制板上有12V的电机电源和3.3V的单片机电源

往常调试时，都先通3.3V单片机电源，再通12V电源（来自一个数字电源，稳定性有保证），此时没问题，电机的速度、位置闭环控制都很好。

今天在12V接通的情况下，拔了3.3V电源，然后再插上去。按照预期，单片断电再上电应当视为重启，但奇怪的是单片机直接卡死了。重新下载、3.3V电源重新上电都没用。

用LED点灯法发现卡死在某个函数里面（并非某个函数的问题，若交换代码的顺序，也会卡死在其他代码处），“卡死”并非进入了某个while循环，也没有反复进入中断，单纯就是程序执行完上一条语句后就不再继续执行，C程序只运行了开头的一小部分。

只有在断开12V电源的情况下，重新下载或3.3V上电才能恢复正常。

也就是说，貌似这上电顺序直接决定功能是否正常......这太奇怪了，有哪位大佬见过这种BUG吗？

智涅 · 发表于 2024-6-18 22:52:49

电路上看看，12V电源的存在对单片机有什么改变了

cne53102 · 发表于 2024-6-18 23:11:55

在拔掉3.3V时接通12V，看看此时3.3V电源线上的电压是多少，应该是有电流从信号线窜进IO然后顺着芯片内部二极管上到电源导致MCU有一个不正常的电源电压

NFYG2022 · 发表于 2024-6-18 23:49:01

cne53102 发表于 2024-6-18 23:11
在拔掉3.3V时接通12V，看看此时3.3V电源线上的电压是多少，应该是有电流从信号线窜进IO然后顺着芯片内部二 ...
(引用自3楼)

3.3V断开，12V接通时，3.3V引脚读数为0
12V断开，3.3V接通时，12V引脚读数~2.3V

NFYG2022 · 发表于 2024-6-19 00:04:17

智涅发表于 2024-6-18 22:52
电路上看看，12V电源的存在对单片机有什么改变了
(引用自2楼)

我猜有以下几种可能
没有区分功率地和数字地，有可能是通过地平面干扰的；
有3.3V的内电层，也可能是3.3V的内电层和不同层的12V相互干扰的（我已经特意让12V的线远离单片机了）；

测试发现断开12V，接通3.3V时，12V引脚上会有~2.3V电压

cne53102 · 发表于 2024-6-19 00:13:12

NFYG2022 发表于 2024-6-18 23:49
3.3V断开，12V接通时，3.3V引脚读数为0
12V断开，3.3V接通时，12V引脚读数~2.3V
(引用自4楼)

那应该不是这个原因

智涅 · 发表于 2024-6-19 00:44:26

贴下原理图或者框图？
在main函数第一行就弄循环闪烁灯，不会死机是吗？是的话就有一定条件，看初始化了啥导致

qwe2231695 · 发表于 2024-6-19 01:15:27

通过电机pwm口进来弱电了，一般是mcu复位问题，加一个电源监控芯片，让mcu保持复位。

天下乌鸦一般黑 · 发表于 2024-6-19 08:19:47

按照你的说法复现率100%，不像是干扰，干扰不会100%复现。
软件问题的概率大。你把电机驱动部分都屏蔽掉，初始化成最小系统，干干净净的就点个灯试试。

lgg88 · 发表于 2024-6-19 08:23:24

有可能单片机复位不正常。

yunqing_abc · 发表于 2024-6-19 11:43:06

不是软件问题，是由于IO灌电，导致MCU内部有了电压，处于一种不正常的运行状态。一般叫做假跑

Arm2048 · 发表于 2024-6-19 11:58:46

应该是11楼的原因；

12V电源干扰3.3V电源的可能性不大，用示波器抓一下上电时3.3V的波形就清楚了

NFYG2022 · 发表于 2024-6-19 15:43:27

yunqing_abc 发表于 2024-6-19 11:43
不是软件问题，是由于IO灌电，导致MCU内部有了电压，处于一种不正常的运行状态。一般叫做假跑 ...
(引用自11楼)

板子上主要有三部分

3.3V供电的单片机

12V供电的电机驱动芯片

12V驱动的三路NMOS半桥

其中单片机通过6路GPIO口向电机驱动芯片输出PWM控制信号，电机驱动芯片再控制三路NMOS半桥的通断

如果真是IO倒灌，那只能是通过6根PWM线了。

该怎么解决IO倒灌？给PWM线加个10ohm的限流电阻？还是串联个肖特基二极管？或者给电机驱动芯片的12V电源串联个NMOS，单片机掉电，NMOS自动关断？

NFYG2022 · 发表于 2024-6-19 19:17:54

智涅发表于 2024-6-19 00:44
贴下原理图或者框图？
在main函数第一行就弄循环闪烁灯，不会死机是吗？是的话就有一定条件，看初始化了啥 ...
(引用自7楼)

单纯地LED闪烁不会死机，我逐个解除代码注释，发现只要定时器TIMER1的初始化代码被执行了，就会卡死。TIMER1用来输出6路PWM信号给电机驱动芯片（12V供电）。

具体的说，是TIMER1初始化代码中最后的PWM输出使能，一旦在通12V的情况下被执行了，就会卡死。

而且3.3V的MCU和12V的电机驱动芯片恰恰是通过6路PWM连接的，所以从软硬件的角度考虑，我猜根源就在这。

12V通电时，电机驱动芯片通过6路PWM对单片机存在干扰，如果此时单片机使能6路PWM输出，相当于给外部干扰开放通路，导致整个单片机卡死。

qwe2231695 · 发表于 2024-6-20 01:45:17

NFYG2022 发表于 2024-6-19 19:17
单纯地LED闪烁不会死机，我逐个解除代码注释，发现只要定时器TIMER1的初始化代码被执行了，就会卡死。TIM ...
(引用自14楼)

pwm芯片EN脚要由MCU控制

NFYG2022 · 发表于 2024-6-20 04:31:39

qwe2231695 发表于 2024-6-20 01:45
pwm芯片EN脚要由MCU控制
(引用自15楼)

用的邵峰的FD6288Q，没有使能引脚......看来只能在FD6288Q的供电口加NMOS了，用一个GPIO控制NMOS的通断

Arm2048 · 发表于 2024-6-20 09:15:26

默认上电时浮空输入；
MCU上电时优先初始化6个PWM的GPIO，试一下初始化成下拉输出，或者下拉输入，看行不行？

qwe2231695 · 发表于 2024-6-20 09:34:38

NFYG2022 发表于 2024-6-20 04:31
用的邵峰的FD6288Q，没有使能引脚......看来只能在FD6288Q的供电口加NMOS了，用一个GPIO控制NMOS的通断 ...
(引用自16楼)

MCU使用复位芯片，让mcu在VDD低于3.3V时保持复位试下

yunqing_abc · 发表于 2024-6-20 09:47:32

qwe2231695 发表于 2024-6-20 09:34
MCU使用复位芯片，让mcu在VDD低于3.3V时保持复位试下
(引用自18楼)

这个方案应该也可以。
上边说的找到IO灌电的来源，断开这个来源，也可以

NFYG2022 · 发表于 2024-6-20 11:23:57

Arm2048 发表于 2024-6-20 09:15
默认上电时浮空输入；
MCU上电时优先初始化6个PWM的GPIO，试一下初始化成下拉输出，或者下拉输入，看行不行 ...
(引用自17楼)

这倒是启发我了，既然能通过PWM口倒灌影响MCU内部，那我把引脚浮空就行了。

复位后GPIO是浮空输入模式（用的AT32F421），对MCU的VDD和VSS无法施加影响。

先初始化TIMER1，使能PWM输出（我猜测倒灌只发生在PWM使能后的一小段时间内），但不初始化GPIO，这样就算倒灌也不影响MCU内部。使能PWM输出后延时5ms，再初始化对应的GPIO为推挽输出。

试了下果然没有卡死（至少这十几分钟没有卡死......）

不过这只是从软件层面规避bug，倒灌毕竟还是存在的，硬件设计也要防范潜在的倒灌。

Arm2048 · 发表于 2024-6-20 14:04:27

软件能解决最好，只要测试运行稳定，没必要搞硬件；

硬件的话，GPIO与6288之间加一片74HC244，或者做光耦隔离；
但我看到的应用电路都是直接GPIO驱动6288。

[求教]FOC电机控制板的电源上电顺序不同会导致程序卡死

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