Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik EEPROM Ausfälle EMV?


von ThomasH (Gast)


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Hallo,

ich habe hier gerade Probleme mit kaputten Speicherstellen in einem 
EEPROM. Laut Tests hielten diese bei uns 3 Millionen Zyklen aus, wenn in 
unserem Code nichts unvorhergesehenes passiert, dann sollten wir maximal 
auf 100000-200000 Schreibzyklen kommen, bei Zellen die ausgefallen sind.

Auf unserem Board befindet sich auch ein GSM Modul, jetzt hätte ich den 
Verdacht, dass das GSM Modul durch EMV Speicherzellen zerstört. Das 
EEPROM ist nicht speziell geschirmt. Darum hätte ich den Verdacht, das 
es vielleicht ein EMV Problem mit dem GSM Modul ist.

Hat vielleicht wer Erfahrungen in dieser Richtung?

von Marvin (Gast)


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Hallo ThomasH,

mit diesem Thema haben wir uns auch einige Zeit beschäftigt.
Laut Aussagen zweier Hersteller (ST, Atmel) reicht die über die genannte 
EMV übertragene Energie nicht aus, um den Wert einer bzw mehrerer Zellen 
zu verändern. Das gleiche gilt auch für Röntgenstrahlung (z.B. am 
Flughafen).
Zu unseren Problemen führten letztendlich EEProm-interne Testroutinen 
(von den Herstellern nicht offengelegt), die Aufgrund von Einstreuungen 
auf die zu hochohmig gekoppelten I2C Leitungen angetriggert wurden.
Zu hohe Temperaturen können im Einzelfall auch zu Datenverlust führen.

Schöne Grüße
Marvin

von Ronny T. (Gast)


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Ich kann Marvins Aussage bestätigen, auch in der Praxis hatten wir nie 
Probleme (bei ca. 10cm Abstand Antenne<->EEPROM)

Aber sind die Zellen wirklich defekt oder ist nur der Inhalt verändert?
Für letzteres fallen mir einige mögliche Ursachen ein.
Für ersteres eigentlich nur zu hohe Anzahl an Schreibzyklen. BTW: Die 
EEPROMs mit denen ich bisher zu tun hatte, hatten nur 10000-100000 
Zyklen vom Hersteller gerantiert...

Bei Flash Speicher in Mikrocontrollern weiss ich auch, dass man den 
Vorzeitig kaputt kriegen kann, wenn man das Write Timing nicht richtig 
einstellt und die Schreibspannung zu lange anliegen lässt. Aber die mir 
bekannten EEPROMs generieren das Timing wiederum selbst, insofern dürfte 
das hier als Fehlerquelle wohl ausfallen.

von ThomasH (Gast)


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die Speicherstellen sind defekt, also mal halten sie den Speicherinhalt 
dann wieder nicht. Es sind auch die Stellen betroffen, die wir öfter 
beschreiben.

Also das statisch die Energie nicht ausreicht um Bits zu kippen glaube 
ich auch, aber ob es problematisch sein kann, wenn während der 
Schreibzyklen das GSM Modul gerade sendet sind da EEPROMS empfindlich 
gegenüber EMV, also auch so dass das Floating Gate beschädigt wird? Da 
das ganze nur im Feldtest passiert können wir leider auch nicht genau 
sagen was den Teilen so passiert, die sind allerdings uA auf Waggons 
installiert. Ist leider ziemlich lästig, wenn bei den Kunden die EEPROMS 
kaputt gehen :(

Das EEPROM ist übrigens ein Atmel SPI EEPROM, genauen Typ kann ich 
morgen nachsehen.

von Peter D. (peda)


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ThomasH schrieb:
> die Speicherstellen sind defekt, also mal halten sie den Speicherinhalt
> dann wieder nicht. Es sind auch die Stellen betroffen, die wir öfter
> beschreiben.

Dann würde ich einen SW-Bug vermuten, d.h. das Schreiben erfolgt öfter 
als gedacht.


ThomasH schrieb:
> Das EEPROM ist übrigens ein Atmel SPI EEPROM, genauen Typ kann ich
> morgen nachsehen.

Dann mal ne LED an den /CS-Pin des EEPROM anschalten, ob die wirklich 
nur manchmal beim Schreiben flackert oder ständig.


Ich hab mal nen EEPROM benötigt, um den Zustand beim Ausschalten zu 
speichern ohne eine Ausschalterkennung (Power-Fail).
Folgenden Algorithmus habe ich implementiert:
Schreiben nur wenn Wert geändert und seit dem letzten Schreiben >10s 
vergangen.
Das Gerät funktioniert schon viele Jahre einwandfrei.


Peter

von Jens M. (Gast)


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ThomasH schrieb:
> ch habe hier gerade Probleme mit kaputten Speicherstellen in einem
> EEPROM.

Lassen diese sich also nicht mehr schreiben oder auch nicht mehr lesen 
(bzw FF oder 00)?

> Laut Tests hielten diese bei uns 3 Millionen Zyklen aus

Das ist aber nur ein Test, auf was sind Sie denn spezifiziert?

> , wenn in
> unserem Code nichts unvorhergesehenes passiert, dann sollten wir maximal
> auf 100000-200000 Schreibzyklen kommen, bei Zellen die ausgefallen sind.

Das ist aber eine ganze Menge und kann zu Ausfällen führen. Bei dieser 
hohen Zahl an Schreibzyklen ist IMHO ein EEPROM das falsche 
Speichermedium.

von Klaus (Gast)


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Hier haben Leute sowas getestet:
http://hackaday.com/2011/05/16/destroying-an-arduinos-eeprom/

MfG Klaus

von Ronny T. (Gast)


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Na, dass die Ausfälle nur beim Kunden auftreten bedeuetet schonmal, dass 
ihr alles richtig gemacht habt - Das ist IMMER so, ich kenn das auch nie 
anders... ;-)

Aber das Stichwort war folgendes: Waggons. Also Eisenbahn.
Der Gedanke, dass an einer mit µA/mA operierenden Schaltung die kV und 
kA zusammen mit Lichtbögen vorbeisausen verursacht schon eine gewisses 
ungutes Gefühl. Da ist dann GSM wohl eher wie wenn während eines 
Hurrikans noch jemend hustet...

Neben der zu lang anliegenden Schreibspannung wird auch eine zu hohe 
Schreibspannung zu einem vorzeitigen Defekt führen. Und ich könnte mir 
durchaus vorstellen, dass im Eisenbahn-Umfeld schon Energien vorhanden 
sind, die das provozieren könnten...

von Jens M. (Gast)


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Ronny T. schrieb:
> Aber das Stichwort war folgendes: Waggons. Also Eisenbahn.
> Der Gedanke, dass an einer mit µA/mA operierenden Schaltung die kV und
> kA zusammen mit Lichtbögen vorbeisausen verursacht schon eine gewisses
> ungutes Gefühl.

Das werden Sie wohl ausreichend abgeschirmt und getestet haben. Es gibt 
aber auch Spezialisten die sowas in Kunststoffgehäuse packen und sich 
hinterher wundern das es knallt. Aber das kann auch von statischer 
Aufladung im Fahrtwind kommen.

> Da ist dann GSM wohl eher wie wenn während eines
> Hurrikans noch jemend hustet...

In etwa.

>
> Neben der zu lang anliegenden Schreibspannung wird auch eine zu hohe
> Schreibspannung zu einem vorzeitigen Defekt führen.

Was wohl durch professionelles Design ausgeschlossen wurde (vermute ich 
mal)

> Und ich könnte mir
> durchaus vorstellen, dass im Eisenbahn-Umfeld schon Energien vorhanden
> sind, die das provozieren könnten...

Ja, aber auch große geerdete Stahlmassen

von Jens M. (Gast)


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Jens Martin schrieb:
> Das werden Sie wohl ausreichend abgeschirmt und getestet haben.

Nachtrag: Beliebt ist auch das Modem im Labor zu betreiben ohne sicher 
zu stellen das es die maximale Sendeleistung rausballert.

von ThomasH (Gast)


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Jens Martin schrieb:
> Lassen diese sich also nicht mehr schreiben oder auch nicht mehr lesen
> (bzw FF oder 00)?

Der geschriebene Wert ist nicht gleich dem danach gelesenen, aber es 
betrifft immer einzelne Bits nicht ganze Bytes.

Das verwendete EEPROM ist ein Atmel AT25080A. Im Datenblatt steht:
 – Endurance: One Million Write Cycles
 – Data Retention: 100 Years

Und im Qualification Dokument:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/AT25160A%20.pdf

Write Endurance Characterization @ 25C
Device: AT25160A
Lot Number: Lot# 3g0848
Quantity Tested: 100
Test Temperature: -40C, 25C, 125C
Vcc:  5 Volts
Write Mode:  Page
Highest Passing Cycles: 1,000,000
Cycles To First Failure: NA

An Sofwarefehler die zu Zuständen führen welche Zellen kaputt schreiben 
glaube ich eher nicht, denn hätten wir das an den (zu) leeren Akkus 
gemerkt.
Am Schreib Timing sollte es ja nicht liegen, das macht ja das EEPROM 
alles selbst?
Das ganze betrifft auf jeden Fall Speicherstellen die wir oft schreiben. 
Da das ganze aber erst merklich bei den Feldtests passiert ist, Tippe 
ich nun also auf EMV Probleme während das EEPROM geschrieben wird.

Ja mit der Hardware und Schirmung ist das so eine Sache, ich bin ja für 
die Software verantwortlich und Einwände gegen die Hardware werden da 
immer erst mal abgeblockt. Also geschirmt ist das ganze nicht 
sonderlich, die Box ist so eine Art Kunststoffwanne die mit einer 
Metallplatte verschlossen wird. Die Chips liegen zwar zwischen Platine 
und Metallplatte, aber die Platine hat keine ganz geschlossene 
Groundplane auf Bottom und die Stirn/Seitenflächen sind gänzlich 
ungeschirmt.

Was mich allerdings auch etwas stutzig macht, ist der Aufdruck am Chip. 
Die Boards wurden nämlich fremd bestückt und auf den Chips steht:
+---------+
|     U3  |
|  5160A  |
+---------+

Ist es üblich das Atmel kein Logo oder Firmenkürzel im Aufdruck stehen 
hat? Werde da mal nachfragen ob das Atmel Chips waren oder irgendwelche 
Nachbautypen.

Werde mal einfache EMV Tests von hier Probieren:
http://www.mikrocontroller.net/articles/EMV_Einfache_Tester

von geb (Gast)


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Da nur die oft beschriebenen Zellen kaputt sind liegt das mit an 
Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit am zu häufigen beschreiben und 
nicht an den Haaren herbeigezogenen Störfaktoren. Vlt. wäre ein 
batteriegepuffertes RAM doch eine Überlegung wert, oder man denkt 
darüber nach ob die vielen Schreibzyklen überhaupt notendig sind.

Grüße Gebhard

von Klaus (Gast)


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ThomasH schrieb:
> Auf unserem Board befindet sich auch ein GSM Modul, jetzt hätte ich den
> Verdacht, dass das GSM Modul durch EMV Speicherzellen zerstört

Wenn das so wäre, würde der Speicher in Millionen Handys nicht 
funktionieren. Diese Idee weiter zu verfolgen ist verschwendete Zeit. 
Daß externe Störungen (Stichwort ESD) den Schreibvorgang beeinflussen 
(d.h. es wird unbemerkt das Falsche geschrieben), ist eine Möglichkeit. 
Eine weitere Möglichkeit ist, daß der Prozessor, durch was auch immer, 
abstürzt, dann triffts die häufig geschriebenen Adressen öfter. Ist es 
das GSM Modul, dann ist es eher eine Spitze im Stromverbrauch als die 
HF.

MfG Klaus

von Ronny T. (Gast)


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ThomasH schrieb:

> Ja mit der Hardware und Schirmung ist das so eine Sache, ich bin ja für
> die Software verantwortlich und Einwände gegen die Hardware werden da
> immer erst mal abgeblockt.

Hmmm... woher kenn ich das jetzt nur...?? Bin eigentlich auch 
"gelernter" SW-Entwickler...

Naja, also ich würde jedenfalls mal anzweifeln, dass das Gehäuse für den 
Einsatzbereich korrekt designed ist. Allerdings hab ich nicht wirklich 
Erfahrung, mit welchen heimtückischen Effekten man bei der Eisenbahn zu 
rechnen hat. Aber wie gesagt: Ich hätte da erstmal deitlichen Respekt 
vor.

Ja, und der Aufdruck: Manchmal reicht ganz einfach der Platz auf den 
Chips nicht um eine vollständige Bezeichnung (noch lesbar) drauf zu 
drucken.

von Paulchen Panther (Gast)


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Es gibt mit EEPROMs pinkompatible FRAMs. Die sind "unendlich" oft 
beschreibbar. Vllt. hilft dir das weiter.

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