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静電気ノイズの影響でポートから出力/入力されなくなる状況の回避方法について

elecsと申します。

現在、R5F103A8ASPを搭載した製品で、静電気ノイズの影響で

ポート入出力を全くしなくなる症状が発生しております。

マイコンのリセットピンをGNDと短絡させると正常動作に復帰します。

 

現在のソフトウェアでのノイズ対策は下記①②をしております。

①ポート再設定

②ソフトウェアウォッチドッグ ←ポートが機能していないのにウォッチドッグは回っている感じです。

上記①②以外の対策は何か考えられますでしょうか?

タイマ割込みの再設定も有効でしょうか?

ご教授のほど、よろしくお願い致します。

  • わわいです
    ちと意味不明ですが、、
    具体的にどういう症状になるんでしょうか?
    その静電気によるもの、というのはどういう事象を持ってそう判断されたんでしょうか?
  • In reply to わわい:

    elecsです。
    金属物が過度に接触しあう環境下で、
    接触した際に発生する静電気(±15KV~20KV)となります。

    具体的な症状は、静電気印加後、一切ポートから
    出力されなくなり、かつ入力も受け付けなくなります。
    ウォッチドッグによるリセットが発生していないことを
    考慮すると、メインループは正常に回っていると思われます。

    ポートのラッチアップも考えましたが、
    マイコンのリセットピンとGNDをピンセットでショートさせると
    復帰するので、ラッチアップも違うと考えております。
  • パターン設計が悪くて誤動作しているのかも知れないよ。
     VCCとGNDは近くに配置されている事が多い。このピンに最短距離でパスコンが入っていますか?
     CPUから複数のVCCとGNDが出ています。全てのピンの近くにパスコンが入ってますか?
  • In reply to elecs:

    わわいです
    まず、静電気試験機で同様なパルスを印加してそれが再現するか、そしてそれを再現させた上で、内部的になにが起こっているかを調査することでしょう。
    静電気パルスによってIOポートの設定が変わるというのは考えにくいため、そのときになにが起こってるかをログ出力などをさせて把握しないとはなしになりません。

    #それよりもクロックラインやらリセット、JTAGライン、NMIラインに信号が飛び込んで
    #暴走してその上で設定が変わるという方がよっぽどありそーな感じがしますが
  • > 上記①②以外の対策は何か考えられますでしょうか?

    問題の原因がノイズだったとして、それを解決する以外の対策はないのでは。
  • In reply to わわい:

    チョコです。
    静電気でポート関係が動作しなくなるのは,ちょくちょく聞きます。
    静電気は電圧が高いので,どこがどうなるというのを特定するのは困難です。
    印加された付近の回路は,ほとんどおかしくなると考えるべきです。

    基本的にそのような高電圧がデバイスに掛からないような設計をするしか対策は
    ありません。
    基本的に,静電気試験は破壊試験にあたるので,破壊してもいい覚悟でやるべきです。
    なお,高電圧であっても,電流は小さいので,破壊されて動作しなくなっても,
    その場所は殆ど分かりませんが。

    追伸

    R5F103はRl78/G12でNMIやJTAGはありません。

  • In reply to チョコ:

    >金属物が過度に接触しあう環境下で、接触した際に発生する静電気
    はスイッチをマイコンポートに直結している様なイメージでしょうか?
    できればシリーズに抵抗を入れるのが良いと思います。

    ①②は静電気ノイズ対策と言うよりはマイコン動作チェックになると思います。
    システムがリセットしても良いなら、どこまで設定が変わってしまっているか分からないのだから、ポートやタイマ割込みの再設定だけでなく、パワーオンリセットに戻ってしまうのが安心に思えます。
    WDTもメインループで無条件にクリアするのではなくて、例えば、ダミーポートをトグルして別のポートで読み込んで確認するとかなどいくつかのチェックを組み込んで条件が揃ったらWDTをクリアーするようにすれば良いのではないでしょうか。
    外付けWDTの必要性はコストの問題もあるので慎重に考えた方が良いと思います。

  • In reply to リカルド:

    リカルド様
    パターン設計を再度見直してみます。
    アドバイスありがとうございました。
  • In reply to わわい:

    わわい様
    静電気ノイズの試験は実施していますが、再現に至っていない状況です。
    間接放電を±15KV⇔±30KV(スイープ)まで実施しています。
    I/Oポートも再設定しなければ、上記条件の試験で設定は変わってしまいます。
    アドバイスありがとうございました。
  • In reply to fujita nozomu:

    fujita nozomu様
    ノイズ対策するのが賢明なのは承知なのですが、
    すでに50K台の実績がある製品で、特定の場所(1件)で発生している
    事案のため、可能であればソフトウェアで回避できないかと考えております。
  • In reply to チョコ:

    チョコ様
    fujita nozomu様の回答と同じとなりますが、
    すでに50K台の実績がある製品で、特定の場所(1件)で発生している
    事案のため、可能であればソフトウェアで回避できないかと考えております。
  • In reply to elecs:

    暴走はしていないということで
    1.ポート異常の判定
    2.システムリセット
    3.ポートの再設定
    のような順序で復帰させるような手段しかないようですね
  • In reply to elecs:

    elecsさん
    一台だけなら、導電帯などで覆うか、逆に絶縁体で包むとかノイズが物理的に入らないように対策するのも手かもしれませんよ。

  • In reply to IKUZO:

    IKUZO様
    上記1の判定とはどのような処理を行うのでしょうか?
    上記2については、現在どのような状態でリセット(WDTで強制)をかけるか検討中です。
    上記3については、現場導入S/Wでは対応済みとなっております。
    よって、ポートのディレクションなどがノイズで逆向きになっているのでは無いと思われます。
    アドバイスありがとうございました。
  • In reply to Kirin:

    Kirin様
    現場には700台以上製品が導入されていますので、少々対応が厳しいと思っております。

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