Як перевірити мікроконтролер на справність

В ремонті техніки і складанні схем завжди потрібно бути впевненим в справності всіх елементів, а інакше ви даремно витратите час. Мікроконтролери теж можуть згоріти, але як його перевірити, якщо немає зовнішніх ознак: тріщин на корпусі, обвуглених ділянок, запаху гару і іншого? Для цього потрібно:

  • мультиметр;

  • Осцилограф.

Увага:

Повна перевірка всіх вузлів мікроконтролера важка – кращий спосіб замінити свідомо справним, або на наявний прошити інший програмний код і перевірити його виконання. При цьому програма повинна включати як перевірку всіх пинов (наприклад, вмикати або вимикати світлодіодів через заданий проміжок часу), а також ланцюги переривань і іншого.

теорія

Мікроконтролер – це складний пристрій в ньому багатофункціональних вузлів:

  • ланцюга харчування;

  • регістри;

  • входи-виходи;

  • АЛУ;

  • ОЗУ;

  • ПЗУ;

  • АЦП;

  • інтерфейси та інше.

Тому при діагностиці мікроконтролера виникають проблеми:

Робота очевидних вузлів не гарантує роботу інших складових частин.

Перш ніж приступати до діагностики будь інтегральної мікросхеми потрібно ознайомитися з технічною документацією, щоб її знайти напишіть в пошуковій системі фразу типу: «назва елемента datasheet», як варіант – «atmega328 datasheet».

На перших же аркушах ви побачите базові відомості про елемент, для прикладу розглянемо окремі моменти з даташіта на поширену 328-ю атмегу, припустимо, вона у нас в dip28 корпусі, Потрібно знайти цоколевки мікроконтролерів в різних корпусах, розглянемо цікавий для нас dip28.

Перше на що ми звернемо увагу – це те, що висновки 7 і 8 відповідають за плюс харчування і загальний провід. Тепер нам потрібно дізнатися характеристики ланцюгів харчування і споживання мікроконтролера. Напруга живлення від 1.8 до 5.5 В, струм споживаний в активному режимі – 0.2 мА, в режимі зниженого енергоспоживання – 0.75 мкА, при цьому включені 32 кГц годинник реального часу. Температурний діапазон від -40 до 105 градусів Цельсія.

Цих відомостей нам досить, щоб провести базову діагностику.

Основні причини

Мікроконтролери виходять з ладу, як по неконтрольованим обставинам, так і з-за невірного звернення:

1. Перегрів при роботі.

2. Перегрів при пайку.

3. Перевантаження висновків.

4. Переполюсовка харчування.

5. Статична електрика.

6. Сплески в ланцюгах харчування.

7. Механічні пошкодження.

8. Вплив вологи.

Розглянемо детальніше кожну з них:

1. Перегрів може виникнути, якщо ви експлуатуєте пристрій в гарячому місці, або якщо ви свою конструкцію помістили в занадто маленький корпус. Температуру мікроконтролера може підвищити і занадто щільний монтаж, невірна розводка друкованої плати, коли поруч з ним знаходяться елементи, що гріються – резистори, транзистори силових ланцюгів, лінійні стабілізатори харчування. Максимально допустимі температури поширених мікроконтролерів лежать в межах 80-150 градусів Цельсія.

2. Якщо паяти занадто потужним паяльником чи довго тримати жало на ніжках ви можете перегріти мк. Тепло через висновки дійде до кристала і зруйнує його або з’єднання його з пинами.

3. Перевантаження висновків виникає через невірні схемотехнік і коротких замикань на землю.

4. Переполюсовка, тобто подача на Vcc мінуса харчування, а на GND – плюса може бути наслідком неправильної установки ІМС на друковану плату, або невірного підключення до программатору.

5. Статична електрика може пошкодити чіп, як при монтажі, якщо ви не використовуєте антистатическую атрибутику і заземлення, так і в процесі роботи.

6. Якщо стався збій, пробило стабілізатор або ще з якоїсь причини на мікроконтролер було подано напругу вище допустимого – він навряд чи залишиться цілим. Це залежить від тривалості впливу аварійної ситуації.

7. Також не варто дуже старатися при монтажі деталі або розбиранні пристрою, щоб не пошкодити ніжки і корпус елемента.

8. Волога стає причиною окислів, призводить до втрати контактів, короткого замикання. Причому мова йде не тільки про прямому попаданні рідини на плату, а й про тривалій роботі в умовах з підвищеною вологістю (біля водойм і в підвалах).

Перевіряємо мікроконтролер без інструментів

Почніть із зовнішнього огляду: корпус повинен бути цілим, пайка висновків повинна бути бездоганною, без мікротріщин і окислів. Це можна зробити навіть за допомогою звичайного збільшувального скла.

Якщо пристрій взагалі не працює – перевірте температуру мікроконтролера, якщо він сильно навантажений, він може грітися, але не обпалювати, тобто температура корпусу повинна бути такою, щоб палець терпів при довгому утриманні. Більше без інструменту ви нічого не зробите.

Перевірка мультиметром

Перевірте, чи приходить напруга на висновки Vcc і Gnd. Якщо напруга в нормі потрібно заміряти струм, для цього зручно розрізати доріжку, що веде до висновку харчування Vcc, тоді ви зможете локалізоровать вимірювання до конкретної мікросхеми, без впливу паралельно підключених елементів.

Не забудьте зачистити покриття плати до мідного шару в тому місці, де будете торкатися щупом. Якщо розрізати акуратно, відновити доріжку можна краплею припою, або шматочком міді, наприклад з обмотки трансформатора.

Як варіант можна живити мікроконтролер від зовнішнього джерела живлення 5В (або іншого відповідного напруги), і заміряти споживання, але доріжку різати все одно потрібно, щоб виключити вплив інших елементів.

Для проведення всіх вимірювань нам досить відомостей з даташіта. Не буде зайвим подивитися, на яку напругу розрахований стабілізатор живлення для мікроконтролерів. Справа в тому, що різні мікроконтролерні схеми живляться від різних напруг, це може бути і 3.3В, і 5В і інші. Напруга може бути присутнім, але не відповідати номіналу.

Якщо напруги немає – перевірте, чи немає КЗ в ланцюзі харчування, і на інших ніжках. Щоб швидко це зробити вимкніть живлення плати, включіть мультиметр в режим прозвонки, поставте один щуп на загальний провід плати (масу).

Зазвичай вона проходить по периметру плати, а на місцях кріплення з корпусом є залужені майданчика або на корпусах роз’ємів. А другим проведіть по всіх виводах мікросхеми. Якщо він десь запищите – перевірте що це за пін, прозвонка повинна спрацювати на виведення GND (8-й висновок на atmega328).

Якщо не спрацювала – можливо, обірвана ланцюг між мікро контролером і загальним проводом. Якщо спрацювала на інших ніжках – дивіться за схемою, чи немає низькоомних опорів між піном і мінусом. Якщо немає – потрібно випаять мікроконтролер і продзвонити повторно. Те ж саме перевіряємо, але тепер між плюсом харчування (з 7-м висновком) і висновками мікроконтролера. При бажанні прозваниваются все ніжки між собою і перевіряється схема підключення.

Перевірка осциллографом

Осцилограф – очі електронщика. З його допомогою ви можете перевірити наявність генерації на резонаторі. Він підключається між висновками XTAL1,2 (ніжки 9 і 10).

Але щуп осцилографа має ємність, зазвичай 100 пФ, якщо встановити дільник на 10 ємність щупа знизиться до 20 пФ. Це вносить зміни в сигнал. Але для перевірки працездатності це не настільки суттєво, нам потрібно побачити чи є коливання взагалі. Сигнал повинен мати форму на зразок цієї, і частоту відповідну конкретного екземпляру.

Якщо в схемі використовується зовнішня пам’ять, то перевірити можна дуже легко. На лінії обміну даними повинні бути пачки прямокутних імпульсів.

Це означає, що мікроконтролер справно виконує код і обмінюється інформацією з пам’яттю.

використовуємо програматор

Якщо випаятьмікроконтроллер і підключити його до программатору можна перевірити його реакцію. Для цього в програмі на ПК натисніть кнопку Read, після чого ви побачите ID програматора, на AVR можна спробувати читати фьюз. Якщо немає захисту від читання, ви можете вважати дамп прошивки, завантажити іншу програму, перевірити роботу на відомому вам коде.Ето ефективний і простий спосіб діагностики несправностей мікроконтролера.

Програматор може бути як спеціалізованим, типу USBASP для сімейства АВР:

Так і універсальний, типу Miniprog.

Схема підключення USBASP до atmega 328:

висновок

Як така перевірка мікроконтролера не відрізняється від перевірки будь-який інший мікросхеми, хіба що у вас з’являється можливість використовувати програматор і зчитати інформацію мікроконтролера. Так ви переконаєтеся в його можливості взаємозв’язку з ПК. Проте, трапляються несправності, які не можна детектувати таким чином.

Взагалі керуючий пристрій рідко виходить з ладу, частіше проблема полягає в обв’язці, тому не варто відразу ж лізти до мікроконтролеру з усім інструментарієм, перевірте всю схему, щоб не отримати проблем з подальшою прошивкою.

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию