ZHCAA03 December 2019 MSP430AFE221 , MSP430AFE222 , MSP430AFE223 , MSP430AFE231 , MSP430AFE232 , MSP430AFE233 , MSP430AFE251 , MSP430AFE252 , MSP430AFE253 , MSP430BT5190 , MSP430F1101 , MSP430F1101A , MSP430F1111A , MSP430F112 , MSP430F1121 , MSP430F1121A , MSP430F1122 , MSP430F1132 , MSP430F122 , MSP430F1222 , MSP430F123 , MSP430F1232 , MSP430F133 , MSP430F135 , MSP430F147 , MSP430F1471 , MSP430F148 , MSP430F1481 , MSP430F149 , MSP430F1491 , MSP430F155 , MSP430F156 , MSP430F157 , MSP430F1610 , MSP430F1611 , MSP430F1612 , MSP430F167 , MSP430F168 , MSP430F169 , MSP430F2001 , MSP430F2002 , MSP430F2003 , MSP430F2011 , MSP430F2012 , MSP430F2013 , MSP430F2013-EP , MSP430F2101 , MSP430F2111 , MSP430F2112 , MSP430F2121 , MSP430F2122 , MSP430F2131 , MSP430F2132 , MSP430F2132-EP , MSP430F2232 , MSP430F2234 , MSP430F2252 , MSP430F2252-Q1 , MSP430F2254 , MSP430F2272 , MSP430F2272-Q1 , MSP430F2274 , MSP430F2274-EP , MSP430F233 , MSP430F2330 , MSP430F235 , MSP430F2350 , MSP430F2370 , MSP430F2410 , 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3.3 硬件故障排除指南
硬件故障排除通常比软件方法要花费更多的时间，因为前者可能需要更改 EUT 外壳、机械、电缆连接或电路板的布局布线。在电路板制作之前，最好准备一个用于实施系统级 ESD 仿真的高效软件仿真工具，然后使用信号完整性/电源完整性 (SI/PI) 仿真来解决电路板的缺陷。这样就可以在设计阶段避免潜在的 EMC 问题。
调试 ESD 测试故障时，ESD 仿真工具也非常有用。但是 ESD 仿真并不容易实现，因为准确的建模设置相对比较困难，而且仿真工具通常比较昂贵。因此，在大多数情况下，需要进行硬件故障排除和实施权变措施。
通常可从以下两个方面进行系统级 ESD 问题故障排除。
- 噪声传输的路径控制
- 提高噪声滤波器的性能
引导噪声在不经过敏感组件的情况下快速传输到 GND。
尽量滤除噪声传输路径中的噪声。
建议从这两个方面着手系统检查。以下是推荐试用的硬件调试示例。
- 检查 PCB 周围的外壳机械结构。尽量减小 ESD 泄漏的可能性。检查外壳上金属的接地是否良好。如果靠近 PCB 的外壳上有悬空金属，请尝试移动 PCB 或敏感组件，使其远离该金属。电缆入口是需要检查的另一个重要点。有关外壳接地、开口和电缆入口的设计指南，请参阅《MSP430 系统级 ESD 注意事项》。
- 检查 PCB 布局。从放电点检查 ESD 噪声的传播路径。将关键组件布置在远离该路径的位置。尽量减小传输路径的电阻，或通过板布局返工来更改路径。添加隔离也是一种路径控制选项。信号返回路径非常重要，对敏感信号尤其如此。请参阅《MSP430 系统级 ESD 注意事项》，了解更多 PCB 设计指南。
- 如果故障产生的根本原因与晶体时钟有关，请尝试通过检查负载电容匹配、晶体电路布局和驱动强度设置来提高晶体电路的稳健性。有关晶体电路设计的更多详细信息，请参阅《MSP430 32kHz 晶体振荡器》和《MSP430 系统级 ESD 注意事项》。
- 使用推荐的复位电路，以提供更好的复位引脚保护
- 在 TEST 引脚上添加一个下拉电阻
- 在长信号布线中添加一个串联电阻和并联电容，以减少 EMI 的影响
- 增加去耦电容值或为添加电源布线的 TVS
- 在连接到外部接口的信号布线上添加 TVS
- 添加屏蔽以隔离空气中的 EMI 影响
- 在电路板之间连接电缆（尤其是扁平电缆）上添加 GND 屏蔽。
- 使用最新版本的 MCU 材料
- 使用失效分析过程
复位引脚和测试引脚信号对 SBW 通信非常重要。在电路板布局中，应使这两个信号布线尽可能短。此外，根据 MSP430 数据表和《MSP430 硬件工具用户指南》，复位布线上的并联电容应小于 2.2nF 或 1.1nF。当复位引脚上出现大噪声时，电容可能太小而无法进行滤波。为了改善这一点，建议使用Figure 2 中的电路来提高针对复位引脚上的噪声的滤波能力。
Figure 2. MSP430 MCU 的推荐 SBW 电路 在Figure 2 中，C8 可以使用 10µF 或更大的电容。电阻 R12 用作电容 C8 和 C9 的隔离。通过该电路，JTAG 和 SBW 可以很好地工作，并且复位信号路径的噪声滤波能力也得到了提高。
TEST 引脚具有内置的下拉电阻，以确认在固件执行期间它处于低电平逻辑状态。通常，内置下拉电阻很弱。添加一个较小的外部下拉电阻，以查看 ESD 故障是否与 TEST 引脚逻辑错误有关。
要添加的串联电阻和并联电容器的值取决于信号速度和驱动强度。通常情况下，该值不应太大，以免信号受到太大影响。如果 ESD 故障与 LCD 有关，则可以尝试此方法。
如果电源布线是Section 3.2 中介绍的复位源检查得出的 ESD 测试薄弱点，请增加去耦电容值以进行试验。可以测试电容值大于 22µF 的电容。也可以添加功率 TVS 进行测试。
如果系统中有多个电路板，并且电源通过内部电缆传输，请在接收连接器侧的电源引脚上添加去耦电容。
对于连接到外部接口的信号，配备 ESD 保护非常重要。信号 TVS 可以用于此目的。也可以选择使用串联电阻。除了 TVS，还可以使用其他 ESD 抑制器件。有关详细信息，请参阅《MSP430 系统级 ESD 注意事项》。
如果空气中的 EMI 噪声会干扰 EUT，则在 EMI 源和 EUT 之间添加 GND 屏蔽以将其隔离。
通常，较新版本的器件具有更可靠的系统级 ESD 性能。
有些系统级 ESD 故障很难重现。正常情况下，下电上电会恢复系统，因此短期内很难重现故障。MCU 可能存在功耗较高和压降较大等异常电气行为。对于这种情况，很可能是在器件的某些引脚或模块上发生了闩锁问题，用于进行故障排除的失效分析过程将在Section 4中讨论。
有时，多种权变措施可以配合起来一起使用来解决问题。