Analiza awarii: moduł UART + DMA

Objawy i kody błędów

• Losowe przerwy w strumieniu (drop 10–80 ms) i reset modułu peryferyjnego.
• Błędy CRC i „dziury” w ramkach przy dużych burstach >2 kB oraz przy 921600 Bd.
• Po wybudzeniu z STOP/DS: brak pierwszych 2–8 bajtów (race na IDLE/EN UART).
• Kody: E:UART-24 (framing_overrun), E:DMA-11 (missed_half_tc), E:SLP-07 (wake_loss), W:CTS-03 (no_flow_ctrl), W:PSU-04 (ripple_high), W:IRQ-05 (prio_conflict).

Stanowisko i metodyka

Analizator logiczny 200 MHz (trigger na IDLE i CTS), generator ramek 0,5–2,0 kB @115–921 kBd, oscyloskop 500 MHz, sonda prądowa 10 A, generator zakłóceń przewodzonych 150 kHz–10 MHz, komora 20/55 °C. Konfiguracje: DMA circular 1–4 kB z przerwaniami HT/TC, DMA normal + IDLE, z/bez RTS/CTS. Firmware z logiką: wskaźniki wr/rd ring-buffera, watermarki, timeouty i parser SLIP.

Wyniki i obserwacje

1. Kolizje IRQ i DMA: przy NVIC (Wi-Fi>DMA) i burstach 1,5–2,0 kB obserwowano opóźnienie obsługi HT/TC 3,8–6,4 ms — DMA nadpisywał ring o 256–512 B → E:DMA-11, E:UART-24. Zmiana priorytetów i włączenie FIFO threshold wyeliminowały zjawisko.
2. Sleep/wake race: wybudzenie MCU (~280 µs) + spóźnione włączenie IDLE line (po EN RX) skutkowało utratą pierwszych bajtów ramki (2–8 B), flaga E:SLP-07. Naprawa: „pre-arm” IDLE, opóźnienie TX partnera 1–2 ms lub ping-keepalive.
3. Brak RTS/CTS: przy 921600 Bd i kablu 40 cm bez rezystorów szeregowych sygnał CTS nieobecny → „glitch” 1,5–3,2 µs na RX, FE/ORE 10–14/1000 → W:CTS-03. Dodano RTS/CTS i R_ser 33–68 Ω.
4. Ripple zasilania: buck 400 kHz generował 110–140 mVpp na 3,3 V podczas TX Wi-Fi, co podnosiło BER i liczbę FE; W:PSU-04. Po LC 10 µH/47 µF i MLCC 2×10 µF przy MCU ripple spadł do 36–44 mVpp.
5. Zakłócenia 150 kHz–10 MHz: sprzęganie z mostka BLDC (18–22 kHz + harmoniczne) indukowało krótkie impulsy < 2 µs; filtr RC 47–100 Ω/100–470 pF i ferryt 600 Ω@100 MHz przy RX/TX ograniczył FE/NE >85%.

LOG START [UART-DMA-25-733]
t[ms]  Baud   RX_bytes  ORE  FE  PE  DMA_HT/TC[µs]  RB_wr/RB_rd  Ripple[mVpp]  Flags
0.0    115200 1024      0    0   0   18/36         512/0        22            OK
41.6   921600 2048      7    11  0   3840/6410     3584/1024     118           E:DMA-11,E:UART-24,W:PSU-04
63.2   921600 2048      0    2   0   14/29         4096/2048     44            RECOVER
128.5  460800 512       0    0   0   12/24         8192/7696     36            OK
LOG END

Hipotezy przyczynowe (ranking)

1. PRIORYTETY NVIC/FIFO: preempcja przez IRQ Wi-Fi → spóźnione HT/TC i nadpisania bufora (wysoki).
2. SLEEP/IDLE RACE: brak pre-arm IDLE i opóźniony EN RX po wake (wysoki).
3. FLOW CONTROL/INTEGRACJA: brak RTS/CTS, brak R_ser → FE/ORE (średni/wysoki).
4. PSU RIPPLE: zasilanie 3,3 V zbyt „miękkie” przy burstach RF (średni).
5. EMI/ROUTING: brak RC/ferryta, długie pętle UART (średni).

Wycinek procedury serwisowej

1. DMA + NVIC: ustaw DMA_RX IRQ > Wi-Fi/BT i > parser; włącz FIFO 1/4–1/2; HT/TC obsłużyć < 25 µs; ring ≥ 4 kB dla 921600 Bd.
2. IDLE line: tryb „normal” + przerwanie IDLE do ramek o zmiennej długości; po wake najpierw EN RX, potem czyszczenie IDLE i start timera TTM=0,5–1,0 ms.
3. RTS/CTS: włączyć sprzętowo; dodać R_ser 33–68 Ω w RX/TX, ferryt 600 Ω@100 MHz, TVS ESD ±5 V; przewody skręcone < 30–40 cm.
4. Zasilanie: LC 10 µH/47–100 µF + MLCC 2×10 µF przy MCU/uart; ripple < 50 mVpp; masa gwiazdą.
5. EMI: RC 47–100 Ω / 100–470 pF przy pinach; test 150 kHz–10 MHz; FE/NE=0 w 10 min logu.
6. Test końcowy: burst 2 kB @921600 Bd, sleep/wake co 5 s — brak E:DMA-11/E:UART-24/E:SLP-07, PER=0, BER<10⁻⁶.