管腳兼容是謊話 總有一點小偏差

備受廣大人民群眾喜愛的四大名著之一《西游記》以法相宗開山祖師玄奘大師西行求法的偉大事跡為藍本，演義成唐僧師徒四人經歷九九八十一難，歷盡艱辛西天取經的神話故事，其中真假美猴王一節，六耳獼猴和孫悟空相貌無二無別，本領神通也與孫大圣一般無二，讓人真假難辨，正所謂唐僧緊箍疼不出，天王鏡子照不出，觀音我也看不出，還是我佛如來慧眼識人，道出六耳獼猴真身并用金缽盂罩住被孫悟空一棍子打死了事。

被老謀子炒作為16年來真正想拍的電影“影”則講述了一個關于替身的故事。替身，人稱“影子”，與真身互為一體，令旁人真假難辨，如同孿生，在危急關頭挺身而出，替主人博回一命。這種題材貌似很受大家歡迎，雖然不曾看過，但是吳宇森的《變臉》據說也是這種以假換真的故事。

后來，這種以假亂真、雌雄難辨的手法被上海交通大學微電子學院院長陳進教授發揚光大，這位海歸科學家創造性地以打磨更換標簽的方式發明了“漢芯一號”，“騙”過了多位評審專家，套取了高達上億元的科研基金，在國人亟待在高科技領域有所突破之際，以一種荒誕離奇的方式制造了轟動一時的重大科研造假事件。

雄兔腳撲朔，雌兔眼迷離；雙兔傍地走，安能辨我是雄雌？

時值當下，嵌入式領域的MCU“管腳兼容”不僅可以在軟件開發上做到代碼復用和開發工具的通用，還能夠在硬件設計上直接拿來主義，更能在生產上實施物料替換，以應對芯片斷供或供貨周期長的難題，因為備受廣大嵌入式系統廠商青睞，可是，這些“管腳兼容”的芯片真的沒有任何差別嗎？

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嵌入式軟件工程師實在是一群相當苦逼的群體，這不，都快到半夜十二點了，兩位難兄難友還在那里調著程序，有一搭沒一搭地交流著，更多的時間都陷入深深的思索中。

黑夜伸開它那巨大的翅膀，籠罩著漸漸入睡的大地。窗外，細雨唏噓如歌，落葉曼妙如舞。室內，安靜并非無聲，兩位精疲力竭的碼農竊竊私語。

“三昧道人，你說這兩顆芯片到底有什么差別呢？”同事一只手支著肥胖的腦袋，聲音有氣無力，猶如夢囈。

夜色漸濃，睡意猶如驚濤拍岸，一股股向我襲來。我強打精神，看了看他那張結婚后逐漸發胖的臉蛋，瞄了瞄他那日益隆起就要藏不住的肚腩，定了定神，字斟句酌地說道，“也許是生產工藝不同吧。根據芯片介紹，意法半導體的這顆SPC560B40和飛思卡爾的MPC5604B采用的是飛思卡爾的PowerPC內核和意法半導體的Flash技術，管腳兼容，設計一致，軟件通用。他們的唯一區別應該是SPC560B40是意法半導體生產的，MPC5604B是飛思卡爾生產的，兩家的制造工藝不同，所以導致了這個差異?！痹掚m至此，我心里卻犯起了嘀咕，“制造工藝不同，最多有些性能上的差異，也不應該在功能上有所差別呀！”

兩個電路板接著各自的測試盒，靜靜地躺在工作臺上，不悲不喜，全然不理會我們的對話。這兩塊板子，一塊上面焊的是SPC560B40，一塊上面焊的是MPC5604B，其它完全一致，燒了同一套程序后發現，采用SPC這顆MCU的電路板能夠通過遙控鑰匙喚醒，采用MPC這顆MCU的電路板卻死活都喚不醒。

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長夜清寂，微風習習，細雨漸歇，在月色的沐浴中，窗外的草地上翻滾著銀閃閃、綠油油的波浪。站在窗前，仰望蒼穹，天上的星星一眨一眨，像極了小孩子的眼睛。

我伸了伸懶腰，把礙事又礙眼的同事打發回去，泡了一杯深茶，驅趕一下睡意，沉下心來，準備再捋一捋程序。

遙控喚醒程序說來也很簡單，MCU睡眠40ms，自動臨時喚醒后初始化遙控接收驅動，如果2ms內沒有收到達到閾值數量的有效射頻位，就再次進入休眠，40ms后再次臨時喚醒。。。如果再這2ms內收到了若干有效射頻位，則繼續接收2ms，倘若仍能接收到若干有效射頻位，則按照遙控報文時長的2倍設置接收時間，倘若接收到有效的報文，則退出休眠，即所謂被遙控鑰匙喚醒。

方案很簡單，既能保證沒有有效信號時安心睡眠，實現較低的休眠電流，又能夠在有干擾時通過“三級過濾”濾除干擾，還能在存在有效鑰匙時及時喚醒。這段程序一直以來跑得挺好，直到這次，因為物料緊張，沒有足夠的SPC，用了一些MPC來救急，才發現用了MPC的這些板子喚不醒了。顯然，這兩顆所謂管腳兼容、軟件通用的MCU肯定有一些不為人知的不同！

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程序員喜歡夜晚，主要是貪戀它的安靜。四周一片沉默，陷入沉睡之中的偌大的辦公室寂靜無聲，此時此刻，無絲竹之亂耳，唯有案牘之勞形。面對Bug，心底越靜，就越是有Bug馬上就要躍出水面的期待。其實，Bug對于我具有符咒般的魔力，它雖然讓人茶飯不思，廢寢忘食，但它不僅不讓人覺得害怕，甚至還有一些欣喜之情混雜其中。也許，正如逆境讓人堅強，苦難讓人成長一樣，Bug就是將程序員百煉成鋼的鐵石，不磨不足以成器！

不消說，MPC喚不醒，問題就出在自動臨時喚醒后的遙控接收上。自動喚醒期間的遙控接收也很簡單，先讓MCU進入一個以內部時鐘為系統時鐘的模式，然后設置一個輸入捕捉模塊和計時器，上升沿觸發中斷，通過計時器統計兩次中斷間的時間間隔，判斷上升沿之間的位寬，進一步判斷位寬是否滿足遙控協議規格。在2ms內判斷是否存在若干滿足規格的位寬，以確定是否通過第一級濾波，之后還有兩級濾波，保證既可以被有效鑰匙及時喚醒，又不會被外界干擾錯誤喚醒。

為了定位問題究竟出在這三級濾波的哪一級上，我添加了一點測試程序，通過第一級濾波就點亮一個led燈。

雖然led燈提供不了多少信息，但是它就像前進之路上的明燈，可以明明白白地告訴我們：系統還活著！

結果發現，第一級濾波都能沒過去，這說明這個2ms內輸入捕捉模塊似乎沒有工作起來。

輸入捕捉模塊以系統時鐘分頻出的1MHz為時鐘源，臨時喚醒模式下，為了保證休眠電流滿足產品規范要求，選擇了內部時鐘（16MHz）為系統時鐘，正常模式下是以外部晶振+PLL做為系統時鐘的，一念至此，我試探性地將臨時喚醒模式下的系統時鐘源改為外部晶振，下載程序之后一看，居然喚醒了，同樣的程序燒錄到SPC的板子上，也可以正常喚醒！

一股欣喜之情直沖腦門，濃濃的喜悅在心底蕩漾不已，我如釋重負地站起身來，外面的月色更加皎潔了，夜色愈加地深沉，它帶走了一切喧囂，將寧靜和空曠播撒在這塊大地上。

我伸了個懶腰，正準備走人之際，倒霉催地忽然想看看改過時鐘源之后的休眠電流如何，話不多說，我設置好休眠條件，摒心靜氣地等著產品進入休眠，滴答，滴答，我仿佛聽得到墻上的時鐘走動的聲音，決定命運的時刻越來越近了，我仿佛又聽到了自己心跳的聲音，‘砰’，‘砰，‘砰’，‘梆’，我的一顆心掉到了地上，休眠電流上來1.5mA左右，比產品規范要求多出來0.5mA左右。

4

今夜注定無眠！誰讓自己高興太早來著！

電流怎么上來的？我敏銳地意識到是外部晶振的起振時間問題，內部時鐘就是個RC電路，啟動時間很快，但是外部石英晶體形式的晶振就不同了，我查了查數據手冊，手冊中給出的外部晶振最大起振時間6ms，沒有給出典型值，我又翻到同樣是飛思卡爾MCU芯片的S32K1xx上，上面給出的起振時間是2.5ms。

答案已經呼之欲出了，起振穩定時間2.5ms，再加上第一級濾波的2ms，臨時喚醒時間從之前的2ms多一點一下子提高到了4.5ms以上，電流不上去才怪！

既然休眠電流是睡眠時間和臨時喚醒時間的比例決定，如今臨時喚醒時間翻倍，只需要將睡眠時間翻倍就可以了，看了看遙控報文發送機制，每次至少發三條報文，每條100ms，睡眠時間從40ms調高到80ms，也不會出現漏掉檢測機會的情況，按照這種思路，如此這般改了改，休眠電流終于下來了。

看來MPC的內部時鐘和SPC的內部時鐘還是多少有點區別，外部晶振上倒是一致。但是這種區別是怎么產生的呢？我抱著試試看的心情，改回采用內部時鐘的方式，同時將第一級濾波喚醒時間從2ms改成4ms，并修改了有效位數的判定閾值，結果發現，使用MPC芯片的板子也能喚醒了！

奇哉怪哉！之前有效位數是按照2ms設定的，MPC一個也捕捉不到，現在按照4ms設定了，MPC全都能捕捉到了，好像這4ms中的頭2ms也能正常接收一樣。以我淺顯的認識，唯一的解釋就是MPC的輸入捕捉模塊在“40ms睡眠-2ms喚醒-40ms睡眠-2ms喚醒。。。?！边@種內部時鐘快節奏關閉和開啟下的power on和power down有點問題，不過它可以接受“80ms睡眠-4ms喚醒-80ms睡眠-4ms喚醒。。。?！边@樣的節奏。那么，這種“現象”背后的機制是什么呢？

是不是兩家的處理器內部設計也不一樣？時鐘樹、供電網絡都有差別，內部IR壓降、電磁耦合等問題造成即便通過了制造工藝的簽核步驟，也會在芯片生產出來后出現問題？當然這種解釋過于淺顯、隨意，這種表現應該有著更加深層的背景和原因，但是再往深了分析，就絕非我的能力所能窺見的了。在此仰拜高手作答！

后記

嵌入式產品要求嚴格，換芯片茲事體大，萬萬不要相信管腳兼容這種廣告式的營銷用語，經此教訓，我深刻地體會到：管腳兼容是謊話，總有一點小偏差。