经验分享|SD2059 RTCF频繁莫名置位详情原因排查

案例背景
 
 
深圳市兴威帆RTC SD2059作为一款官方对标8563的产品，在客户实际替换过程中软件不能百分百兼容，对于不大熟悉此款芯片应用的工程师，在调试过程中或多或少会遇到比较棘手与不得其解的问题。
案例分析
 
 
本文意在通过实际案例呈现SD2059在客户复杂电源环境中频繁出现RTCF（芯片所有电源掉电指示位）置位的现象，最终证实为RTC“掉电”假象。
希望通过此篇文字经验总结，帮助各工程师更能深入理解SD2059 RTCF设计初衷，避免后续出现类似问题。
 
 
案例主要问题与现象如下：
客户产品为一款气体探测及报警器，在产品试产过程中，出现一半产品时间复位，万用表测电池电压却又基本是满电，符合RTC的供电要求。
主要异常点可归纳为产品会随机出现时间误差大、有些刚测试良好的产品，在下一个工序就测试出时间乱、或者本身已经包装为OK品的产品，在抽检过程中又出现时间乱等的现象。但是把NG品上电后一直通电测试走时，又能稳定计时。
客户工程师与产线IE经过多次试验均无法解释问题疑点，请求笔者协助。笔者将分析过程简述如下：
1、查找客户硬件，客户原理图RTC部分与电源部分如下，从电路中可以看到主板中集成了整流桥，恒流恒压的原边反馈控制器，其输出的VCC电压直接为RTC与主控供电，又有12V与5V供电，同时备用电源使用电池利用BAT54C双路二级管隔开。询问SCL/SDA上拉电阻使用MCU内部4.7k上拉，RTC部分原理图符合兴威帆官方推荐电路的应用，并无疑点。
 
 
2、RTCF位作为兴威帆引以为傲的掉电复位检测位，可以监测RTC的供电是否正常，一旦出现芯片断电，那内部的时间数据自然不再可靠，也是居多用户判断RTC正常工作的标志之一，其使用正常情况从未出现过差错。
但在本次应用中显然出现了特例，RTCF无法准确预报RTC掉过电，理由是客户产品表现出来的各种异常现象与RTC掉电情况几乎一致，所以笔者暂时从VDD电源开始分析，试图从板子上电与下电过程中抓到引起RTCF置位的”元凶”，因笔者对此类电源设计的分析在以往异常案例中屡试不爽，暂且感性先入为主认为RTC供电电源确实有异常，需要着重分析。
3、拆开客户产品取出PCB板，使用示波器探头挂接到VDD，果然在板子上电与下电过程中便抓取到如下异常波形。上电瞬间VDD端总会出现幅度较高的振荡杂波，电源有时会掉得很低，窃以为是电源端的波动让SD2059 芯片以为掉电了，从而主动置位RTCF。
同时据客户说，在他们前期的产品中电源输出端均会添加热敏电阻、TVS管、电阻等器件尽量减小来自电源端的干扰，但在此款产品中为了达到降成本目的，此类物件直接被省略了。
为了验证笔者猜想，直接手工焊接上之前方案中降低电源干扰的器件，希望问题得以解决。
 
 
4、如前述，在解决了电源干扰的问题后继续做RTC不断上下电的实验，满以为问题即将解决时继续试验还是出现了RTCF置位的情况，此时电源端的干扰导致RTCF置位的解释就不攻自破了，从硬件方式查找问题目前已无计可施了，转而尝试软件方式看下客户代码是否有问题。使用逻辑分析仪抓取客户读取0x0F寄存器时序，因为RTCF寄存器在0xF寄存器的bit0位置（如下图）
 
 
5、通过逻辑分析仪多次抓取时序发现如下问题，0x0F寄存器值总是在变动，有时变成0x21，有时变成0x44等随机数值，通过询问客户软件判断RTCF位置位方式，客户自述，读到0x0F的值&0x01，一旦判断为1则认为RTCF置位了，此方式是大多数软件工程师的惯常操作方式，但是多次抓取0x0F寄存器值时，偶然发现实际上读到的0x0F值不是真正的0x0F寄存器值，而是秒寄存器0x00的值，进而修改代码同时打印0x00与0x0F寄存器的值，发现二者一致。
 
解决方案
 
 
此时笔者恍然大悟，客户一直认为的RTCF位置位了，并不是真正地置位了，而是因为读到了秒寄存器值，当为奇数秒时误以为RTCF置位了就主动改写了SD2059的时间，同时再展开读取0x00秒寄存器值与0x0F寄存器值波形分析发现如下异常信号。客户在读取指定地址值时发送完器件地址、寄存器地址后，理应再发送Restart信号，但是无意间因为代码的不完善引入了一个Stop信号，放大时序图之后才真正发现导致此批产品时间总是变乱，RTCF莫名出现置位报警“元”凶，至此真相大白，再修改好时序问题后产品异常现象消失，用户得以正常生产出货。
 
 
 
 
关于兴威帆电子
 
兴威帆电子成立于2000年，总部位于深圳坂田。公司拥有芯片设计中心、可靠性实验室、模块生产基地，为国家高新技术企业、深圳市专精特新中小企业。
公司一直专注于时钟芯片和模块的研发生产，始终坚持技术创新、自主研发。在RTC方面，公司有着二十多年的技术积累，芯片及模块产品累计出货量数以亿计。
兴威帆RTC应用广泛，目前已有3000多家客户选用，涵盖了汽车电子如BMS、TBOX、EDR；智能交通如高铁、地铁、ETC；安防类如监控、门禁、考勤等；水电气三表类；计算机类有政府电脑、服务器、工业网关；家电类如破壁机、中央空调、热水器等产品，兴威帆RTC的产品稳定性和可靠性得到了众多品牌客户的认可。
未来兴威帆电子将以“为世界提供更精确的时间”为己任，不断推出全场景、高精度的RTC产品，致力打造具有全球市场竞争力的一流RTC芯片企业。
 

 

2024年8月19日 14:53
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