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[应用笔记] lierda蓝牙模组工作异常问题——分析思路

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发表于 2024-2-4 14:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
  背景

  某用户使用我司E系列BLE蓝牙模组来配置DTU设备,近期反馈蓝牙模组在有一定比例典型现象为待机功耗高,手机搜不到蓝牙广播,还有模块无法识别串口指令。

  过程

  一、没拿到异常板子时的排查方法

  1、针对手机搜不到蓝牙广播问题:推荐客户 使用手机APP去连接模块,看是否能搜到模块广播信息?主要看是模块自己未发出广播包,还是,模块发出了但是由于信号差,手机没接收到?通过看广播包
信号强度是多少,来判断模块的射频部分是否正常?(安卓用nRF Connect,苹果用Light Blue)请点击AN-5108 2款常见BLE调试APP简介——nRF Connect、Light Blue

  用户反馈,手机紧挨着模块时,也无法搜到模块广播。据此推断模块可能硬件坏了,或软件上根本没有处于广播态。

  2 、 针对待机功耗高问题:推荐用户将异常模块吹下后,不仅要换一个新模块上去试试,还要单独测一下此异常模块的电流,拿1个全新模块进行相互对比。

  用户反馈,换上新模组后,电流就降低成正常水平了,但是没有对此异常模块做进一步测试。

  3、针对 有模块无法识别串口指令问题:

  •首先,怀疑 原理图设计是否有误?

  具体可以看出,BT_CTL蓝牙控制引脚默认接GND,MODE_CTL模式控制引脚、PWR_CTL休眠控制引脚默认接VCC,即模块上电默认处于开启广播、透传模式、低功耗状态,且这3个控制引脚都分别接到了MCU上控制。

  RST引脚外部接VCC,上电模块正常运行。

  TX、RX引脚也是接VCC,外部直接上拉至高电平。(推荐有条件的客户如此操作)

  总结,客户原理图设计是OK的。

  •其次,怀疑是代码处理是否有误。具体可能是用户误在PWR_CTL脚为高电平时,即模块在低功耗模式下给模块配置指令(MCU发指令模块确实不回),所以推荐用户自行排查代码,也可用逻辑分析仪来抓板子上模块各引脚波形,提供给我司分析,我们从中可清晰的看出MCU与模块之间的交互情况。

  客户也可单独测试吹下来的此模块,断开与MCU之间的连接,具体可通过USB转串口工具连到PC上,
串口调试助手发给模块指令,看模块是否有回复?

  二、拿到板子排查方法

  1、 分析几片异常模块,主要查串口指令是否识别、平均功耗和双向数据通信是否正常这3个方面。

  注意:•开始测试前,需弄清楚出现异常时,模块的几个控制引脚分别是什么电平?
     •需额外拿一片正常模块做对比项。

  测试条件如下:
   BT_CTL=0,开启蓝牙
   MODE_CTL=1,透传
   PWR_CTL=1,休眠(即低功耗模式)

  使用仪器:功耗测试仪(能保存一段时间内电流波形)、USB转串口工具、PC+串口调试助手、手机nRF Connect APP。

  2、使用功耗测试仪给模块3.3V供电,模块串口经USB转串口工具接到PC,上电后,看功耗测试仪上是否出现广播电流波形?并记录下此时 广播电流、广播间隔,这个电流值是正常的。

  同时,手机APP开启扫描,手机靠近蓝牙模块,看能否搜到此模块? 记录下广播名称、广播包RSSI值。

  3、手动让 PWR_CTL=1,进入唤醒状态; MODE_CTL=0,进入指令模式,透传 串口调试助手给模块发“MAC地址查询指令”,看返回值MAC地址跟手机APP扫描到的广播包MAC地址是同一个吗?是的
话,说明手机扫描到的就是此模块。无返回值的话,说明模块串口确实有异常。

  注意: 事先需跟用户确认,是否有修改过模块的串口波特率。

  4、透传模式下,手机APP去连接模块,看是否能连接成功?连接成功的话,记录下此时的连接电流、连接间隔,这个值也是正常的。连接失败的话,截图记录下手机APP的log,看是主、从机谁主动断开了连接,连接断开原因是什么。

  5、手机APP给模块发一串数字,看PC串口调试助手是否收到?串口调试助手发另一串数字,看手机APP是否收到?通过双向通信是否畅通,来判断是哪一环节出了问题。

  手机APP在“Device Information"服务通道,查询得到模块固件版本号,并记录。

  注意:手机APP必须事先开始notify使能,才能收到数据。

  至此,可看出:
  •1号模块存在的问题,是底电流偏高。
  •2号模块存在的问题,是底电流偏高且发射功率偏低。
  •3号模块存在的问题,是上电后代码没有跑起来,导致无广播,也连接不上,串口也无返回。

  6、对于1、2、3号模块底电流偏高,2号模块发射功率偏低的问题,给它们烧录定频固件(模块单纯处于发射、接收、休眠状态,只射频部分工作),看发射功率、电流是否正常,如果正常,那么跟硬件关系不大,需从软件方面分析。如果电流异常,比如一直保持底电流,无发射电流出现,那么说明模块硬件有问题,可能是芯片被损坏(比如说静电、外力破坏,操作不当VCC与GND之间短路引发大电流等原因)。

  从上,可看出:
  •1、2号模块的射频电流都正常,说明底电流的来源是CPU部分带来的,2号模块发射功率底,可能是天线或其他射频部分有损坏导致的。
  •3号模块代码烧不进去,说明芯片内部flash可能被损坏了。

  7、对于3号模块串口无返回,进一步排查原因: 把模块内部代码读出来,首先跟标准固件进行对比,看是否完全相同?一般有以下几种情况:一是J-link识别不到芯片,那么怀疑芯片内部flash出故障了。二是,能连接上,但是读出来的代码跟标准固件相对比,发现有些字节变掉了,那么怀疑是烧录环节出了问题,或者是固件bug,或者是外力导致flash这部分字节变掉了。三是,能连接、代码也能读出来,且跟标准固件一模一样,那么怀疑是固件串口代码部分有bug。

  说明,3号模块的芯片内部flash确实已被损坏。

  8、拓展:分析到这一步,如果出现读异常模块内部flash代码,跟标准固件完全一样,那么可采用烧录更新版本固件来验证,看是不是此版本的固件有bug。

  结论  本次3个异常模块,原因分析如下:
  •1、2号模块的底电流偏大,怀疑原因是静电或操作不当导致芯片CPU部分有短路。
  •2号模块的发射功率偏低很多,怀疑原因是天线或其他射频部分,使用过程中被损坏。
  •3号模块完全没有工作起来,原因是flash硬件被损坏掉了。

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