esp8266wifi模块工作原理(WiFi模块故障的详细分析)

背景

上回说到,因为担心国产芯片的可靠性问题,准备借鉴SpaceX火箭的冗余设计思想,准备在控制器上用两个ESP8266协同工作提高可靠性。

还没过几个月,这就出事了。

客户反馈使用了几个月的控制器出现了找不到WiFi热点的故障,反复断电重启也无法恢复。

让客户把故障品寄回到分析。

Flash内容比对

收到之后,我首先把串口线连接到WiFi模块上,监控其上电时输出的logo,

发现与正常模块相比,故障品无法从地址为0x1000的flash地址取到正确的固件,猜想可能是flash的数据被异常损坏。

于是,下载了esptool.py工具,通过read_flash命令将固件读到电脑,可以正常读取整个flash的内容,并与下载的内容进行对比,并没发现明显差别。

esp8266wifi模块工作原理(WiFi模块故障的详细分析)(1)

esptool.py工具介绍

EFUSE错误分析

准备再用flash下载工具下载固件,却发现提示 eFuse检验错误。

esp8266wifi模块工作原理(WiFi模块故障的详细分析)(2)

下载工具提示的efuse检测错误

用串口调试助手抓取下载固件的交互数据,并与厂家定义的下载协议做比较。

发现除了同步消息之外,下载工具还从模块读取 eFuse的数据内容。

正常模块(MAC地址为BC:FF:4D:07:C8:8A)返回的数据为:

C0 01 0A 02 00 00 00 DA 8A 00 00 C0

C0 01 0A 02 00 C8 07 00 02 00 00 C0 /

C0 01 0A 02 00 00 B0 00 31 00 00 C0

C0 01 0A 02 00 4D FF BC 00 00 00 C0

根据协议对比,对应的efuse数据为:

00 00 DA 8A, C8 07 00 02, 00 B0 00 31, 4D FF BC 00


故障模块(MAC地址为C4:5B:BE:59:80:34) 返回的数据为:

C0 01 0A 02 00 01 01 EF 34 00 00 C0

C0 01 0A 02 00 80 59 00 02 00 00 C0

C0 01 0A 02 00 00 B0 00 B7 00 00 C0

C0 01 0A 02 00 BE 5B C4 00 00 00 C0

根据协议对比,对应的efuse数据为:

01 01 EF 34, 80 59 00 02, 00 B0 00 B7, BE 5B C4 00

根据下表中的 eFuse说明,

esp8266wifi模块工作原理(WiFi模块故障的详细分析)(3)

EFUSE说明

其中的flag3,正常模块的数值为0表示为非ESP8285芯片,而故障模块的数值为1,表示为ESP8285芯片,而该芯片实际为ESP8266,导致下载工具判断为 eFuse检验错误。

故障分析

eFuse是芯片中一块特殊的存储空间,它内部由熔丝相互连接。

当流经的电流达到一定程度时,熔丝会被烧断,该位的值会改变。

熔丝熔断是单向的、不可恢复的。

因此 eFuse 的值只能被烧写一次,只能由 0 变到 1。

在烧写 eFuse 的时候,一定要十分小心,也要注意避免静电、高温等情况,以防 eFuse 被打坏。

根据以上的分析,应该是因为静电、高温甚至空间电磁干扰的原因,导致eFuse的数据被破坏,最终导致程序不能正常启动。

接下来,准备将ESP-01S换成ESP-07S,

ESP-07S有以下优点:

1) 可以外接天线,增加无线信号的范围

2) 通过了CE,FCC认证,电磁兼容有保证

3) 有金属外壳,可以屏幕干扰信号

esp8266wifi模块工作原理(WiFi模块故障的详细分析)(4)

ESP-01 VS ESP-07S

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