一个“优秀”研发工程师的乐——原来是电源惹的祸

昨天，我在一个“优秀”研发工程师的苦——可能又是堆栈惹的祸里面说，设计的仪表碰到了莫名的MCU复位问题，昨天测试了整整大半天，结果还是没有确诊，内心很是苦恼，没办法，只能暂且放过它（实际上是放过我自己）。

我之所以写这方面的心得，一方面是记录一下心得，日后备用；另一方面也是想让非研发人员能够进一步了解研发的过程，满足一下各位的好奇心。其实，很多时候我们研发中寻找/分析/解决问题的整个过程，对于一般日常生活的处理也是有不少借鉴意义的。

接下来我就描述一下昨天没有解决的这个问题，今天是如何解决的。

今天的关键点是这幅图：

环境描述：

昨天是元旦过后第一天上班，公司整整空了4天，暖气怎么打室温都上不来，只有10℃，内心冰冷加上外部低温，魔都的冬季魔法攻击让我像一条快要冻僵的蛇，生无可恋。

我早早地下班回家取暖，心中郁闷。

今天早上开始忙别的项目调试，一直到下午才忙完。因为昨天室温太低，我京东买了个取暖器，早上就到了，所以一整天室温在20℃以上，人还是挺舒服。

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过程表现：

终于忙完了，我瘫坐在椅子上，无意中瞟到了昨天莫名复位的meter。我随手拿起来，按了开机键，奇迹发生了——昨天几百次的测试都没出现的状况，竟然出现了！！！

精神一振，我坐直了身体，连续开关了几次，几乎次次都复位！！！

这简直就是上天赐予我的礼物，我立即连上仿真器，打开PC调试软件，想看看到底是什么原因导致的复位。

可是，就在我信心满满debug要把虫子捉出来的时候，却再也没有出现过复位现象。

“TNND”，我心里暗骂一声，想，莫不是因为我没有给克劳德·艾尔伍德·香农烧纸拜会过，上天才会这样对我？

我拔下仿真器，重新开机测试，结果meter又复位了！！

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找到规律：

这似乎有了规律，我反复插拔仿真器进行测试，结果发现：

也就是说，只要硬件上连接仿真器，即使PC不运行调试程序，meter也不会复位。

只要有规律，事情就好办。仿真器能治病啊！昨天已经排除了堆栈问题，因此，目前看来像是硬件问题而非软件问题。

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确诊问题：

仿真器和MCU有4个连接引脚：

为了确诊是硬件问题，需要把这4个引脚中唯一一个有可能和软件有关的引脚BKGD排除在外，我将BKGD这根脚掰弯，只让仿真器连接VCC,GND,RST3根引脚，发现表现是一样的。

这就确诊了，100%是硬件问题。

仿真器的VCC同时也给mcu供电了，或者说，仿真器vcc引脚内部的电容同时也起到了滤波（蓄水池）的作用，因此接仿真器的时候，vcc不怎么下跌。

硬件问题相对比较好办，因为它就在那里，一般用示波器就能解决问题。

我拔掉仿真器，在开机复位时刻测量RST引脚波形，如下：

再量一下VCC波形，其形状和RST引脚类似，同样有2根下跌尖峰。而且VCC下跌的时候，最低电压跌到了1.8V以下。

这个就非常明确了，是因为开机的时候，VCC电源下跌，跌到了1.8V以下，导致了MCU复位。

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寻找病因：

接下来，就是要找找电压下跌的原因了。

meter使用4节电池供电，几乎所有的元件工作电压是3.3V，因此使用一颗CMOS VOLTAGE REGULATOR U6来获得3.3V电压，具体线路如下：

前置滤波电容100uF，后置滤波电容20uF，这样的应用问题不大。

难道是U6供电能力不足而导致输出电压下跌？查一下U6的datasheet，参数如下：

输出能力大于50mA，而meter实际功耗如下：

• 蓝牙模块耗电：21mA左右；
• 背光耗电：10mA；
• 测量模块：<5mA， 可以看出，耗电远小于50mA，所以供电能力是没有问题的。

而且，背光的电源是直接连接的Vbat，不是U6输出的3.3V，和这个下跌关系不大。

蓝牙供电线路开关如下：

可以看出，为了避免三极管Q10导通的瞬间对C14进行瞬间大电流充电，还使用了电感L2进行滤波，防止导通瞬间电流过大而影响U6输出电流下跌。

这在当初设计的时候都是充分考虑过的。

实际上，一般使用三极管/MOS管控制较大功率模块的时候，应该使用软启动来驱动三极管/MOS，像下图这样的驱动方式：

也就是让被控电压缓慢上升，以避免瞬间大电流。

只是蓝牙模块也包含一个MCU，上电时间过长的话，容易引发复位不完全的问题，因此在这里并没有使用软件启动的方式。

这样看来，单纯的从硬件分析似乎走入了死胡同。

我又重新回到软件部分来考虑潜在风险，仔细看了几遍以后，发现有一个地方可以改进：
我的设计是按键开机以后，有一个void module_init(void)函数，所有的模块初始化都在这里进行，部分代码如下：

也就是说，2个耗电较大的模块背光和蓝牙模块，几乎同时开始供电，消耗电流大约在30mA以上。

虽说背光是直接由Vbat供电，但是瞬间打开也会引起电池电压下跌，蓝牙模块的瞬间上电，也会引起U6 LDO的瞬间输出下跌，2个因素叠加，就有可能引发足以让MCU复位的电压。

为了确认问题，我修改了程序，蓝牙模块始终不上电，再开关机进行测试，发现再也没有出现过复位的情况。

这应该是100%确诊问题了。

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解决方法：

最终我把蓝牙模块的上电初始化放在背光打开2秒以后，这样错开了瞬间大电流同时发生的情况，就再也没有出现过meter复位的情况了。

又解决了一个问题，作为产品的亲爹我还是很开心的。乐啊！！！！

这是不是说明作为一个工程师，勉强还称得上“优秀”二字啊……

至于为什么昨天测试了几百遍，都没有出现问题，而今天几乎次次都能出问题，各位有兴趣的话也可以考虑一下，是有鬼出没吗？是有什么不可抗力吗？是灵异现象吗？

下次有机会说说。

这就是一个研发工程师的日常工作状态，希望大家看了以后，能够有所启发，最重要的，是对身边的工程师好一点，再好一点，哈哈~~

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参考文献：Seiko Instruments Inc. S801XX datasheet

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希望喜欢我文字的人，去看看这个吧，说说对我的看法，请我吃星星

，谢谢啦~
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