(笔记)一场由SD卡引起的灾难

一场由SD卡引起的灾难

 

注：此文章转自“https://user.qzone.qq.com/63915185/blog/1512562541”。

 

Flash里面的数据在使用过程当中莫名改变或不知去向？程序丢失可能没法正常运行，从而形成整个系统崩溃。Flash，说好的数据去哪了？

今天，笔者要为你们分享一个由SD引起的灾难，以及该灾难被咱们项目组攻克的技术案例。

去年上半年，咱们公司承接了某大型广告公司的电梯广告显示屏的项目，该产品使用了飞思卡尔的IMX6系列芯片做为主控CPU，具有媒体人机触摸互动、媒体投放、远程升级、录像监控等功能。其中很重要的一项功能就是监控和保存功能，因客户的报价较低，咱们理所固然的选择了SD卡做为录像数据的保存介质。

没想到，灾难半年后就降临了，半年前发货的10K机器，每月都有10%的损坏率，损坏的机器90%都是SD卡损坏了！关键的监控视频信息所有丢失，客户不但要求咱们赔偿SD卡的损失，延长质保期，并且威胁一个月内不解决将终止合做，客户是老板的惟一大客户，丢失这个客户咱们离解散就不远。老板甚至放下狠话：一个月内不解决，大家跳槽，我跳楼。

项目组首先从客户的使用的电梯的场景入手，场景的特色以下：

一、电梯内部布满各类通讯线、音视频线、电力线，互相之间的干扰很是严重

二、电梯内的广告机天天晚上12点至早上6点回自动断电，白天自动上电

三、广告机只要开机就须要一直录像，保存到本地的SD卡中。

因而咱们首先模拟现场的应用场景，第一个场景公司内部没法模拟，因而先模拟第二和第三个场景，事设备上电10分钟，掉电5分钟，只要一上电就开始录像，提升上下电的频率。样本数量使用了50台。

实验第一天，SD卡损坏0张；

实验次日，SD卡损坏1张；

实验第三天SD卡损坏3张，一直到实验到第6天，SD卡一共损坏8张。

咱们基本找到SD卡损坏的缘由：就是设备上下电致使的。因而你们分头行动，从硬件和软件、驱动着手，分析掉电可能引发的缘由。

首先是驱动工程师查阅MMC的规范“JESD84-B45”时有发现，以下图1所示

图1 ：JESD84-B45规范中掉电的要求。

文中大概的意思就是，主机在掉电关闭设备前，应该通知SD卡控制，由控制判断掉电的紧迫性，从而进入对自己设备的保护模式，而且在这以前，应该保持设备的电源处于工做范围以内。

继续查阅SD卡2.0规范中，SD卡的标准只保证在读数据过程当中，意外断电和移除能够对数据进行保护，对写和擦除过程当中的掉电的，彻底没有把握保护数据，也就是SD卡内部的自己固件、用户数据都是有可能丢失的。

图2：SD 2.0标准中对SD卡的保护阐述

经过查阅相关的规范，咱们知道了缘由的所在，就是咱们的设备在断电的时候，还在录像保存数据，进行不断的写和擦除SD卡的操做。

通过讨论，咱们采用了以下的方案。.其中，方案的核心主要有3个

第一：掉电检测电路；

第二：超级电容继续供电电路

第三：掉电后软件处理机制。

图3：SD卡掉电保护的处理过程

下图4是掉电检测电路，能够精准的检测一旦电压跌落至10V（电源为12V供电），立刻送掉电信号给CPU。

图4：掉电检测电路

下图5是超级电容的充放电电路，增长该电路可使掉电后继续维持2秒钟的时间，使CPU完成掉电后的保护处理工做。

图5：超级电容充放电电路

通过了上述的整改，咱们生产了50台设备，进行连续7天24小时，10分钟一个循环的上下电测试，没有一台设备的SD卡损坏，证实了上述方案可行。老板的楼，终于不用跳了。

经验总结，其实CPU原厂提供的DEMO参考设计，基本都是处在能用的状态，离真正的高可靠应用，还有很大的距离，须要咱们工程人员的不断挖掘和积累。才能设计出高可靠性的产品。

创易栈小编点评：

上述案例Flash的损坏是供电系统不稳定形成，电源电压的异常可能会致使系统单片机系统工做异常的现象，如输出电压小于单片机系统工做所需的最小电压，输出电压不干净，噪音严重等，这些很容易引发单片机内部电路的逻辑紊乱。

Flash的读写信号处于不稳定状态，可能产生知足Flash的写操做，从而给系统带来严重的损害。针对以上状况，能够在系统中加入电源监控芯片或使能MCU自己的电源监控电路，在电源异常的状况下禁止对Flash区域操做。

除了电源失效，会形成Flash损坏的常见缘由还有如下几种：

一、用户代码对Flash的误操做不当引发程序丢失或被错误改写

例如，在有对Flash写入或擦除操做的代码中，若是用户误调用了写入或擦除函数或者因为程序跑飞而刚好执行了Flash擦除或写入函数，这天然会致使数据丢失或改变。

针对以上状况，能够在程序中设置多个容许操做的变量，当执行写入或擦除操做时，对这些变量进行判断，只有条件所有知足时，才执行相应的操做。

在一些不须要进行擦除或写入操做的系统中，对存储区进行写保护或擦除保护设置，能有效的防止数据被意外修改。作到了写入或擦除的可控性，基本能够避免此种状况发生。

二、系统时钟不稳定

不管对于内部Flash仍是外部Flash，系统时钟的不稳定，都将致使MCU得不到可靠的工做时序信号，从而在读写Flash时产生不可预料的后果。

三、环境干扰

环境干扰的可能缘由不少，如生产过程当中的高温焊接、静电、使用环境的温湿度，强磁场等，均可能影响到Flash或整个系统的稳定。环境干扰的因素不少，在此不展开讨论。