管脚兼容是谎话 总有一点小偏差

备受广大人民群众喜爱的四大名著之一《西游记》以法相宗开山祖师玄奘大师西行求法的伟大事迹为蓝本，演义成唐僧师徒四人经历九九八十一难，历尽艰辛西天取经的神话故事，其中真假美猴王一节，六耳猕猴和孙悟空相貌无二无别，本领神通也与孙大圣一般无二，让人真假难辨，正所谓唐僧紧箍疼不出，天王镜子照不出，观音我也看不出，还是我佛如来慧眼识人，道出六耳猕猴真身并用金钵盂罩住被孙悟空一棍子打死了事。

被老谋子炒作为16年来真正想拍的电影“影”则讲述了一个关于替身的故事。替身，人称“影子”，与真身互为一体，令旁人真假难辨，如同孪生，在危急关头挺身而出，替主人博回一命。这种题材貌似很受大家欢迎，虽然不曾看过，但是吴宇森的《变脸》据说也是这种以假换真的故事。

后来，这种以假乱真、雌雄难辨的手法被上海交通大学微电子学院院长陈进教授发扬光大，这位海归科学家创造性地以打磨更换标签的方式发明了“汉芯一号”，“骗”过了多位评审专家，套取了高达上亿元的科研基金，在国人亟待在高科技领域有所突破之际，以一种荒诞离奇的方式制造了轰动一时的重大科研造假事件。

雄兔脚扑朔，雌兔眼迷离；双兔傍地走，安能辨我是雄雌？

时值当下，嵌入式领域的MCU“管脚兼容”不仅可以在软件开发上做到代码复用和开发工具的通用，还能够在硬件设计上直接拿来主义，更能在生产上实施物料替换，以应对芯片断供或供货周期长的难题，因为备受广大嵌入式系统厂商青睐，可是，这些“管脚兼容”的芯片真的没有任何差别吗？

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嵌入式软件工程师实在是一群相当苦逼的群体，这不，都快到半夜十二点了，两位难兄难友还在那里调着程序，有一搭没一搭地交流着，更多的时间都陷入深深的思索中。

黑夜伸开它那巨大的翅膀，笼罩着渐渐入睡的大地。窗外，细雨唏嘘如歌，落叶曼妙如舞。室内，安静并非无声，两位精疲力竭的码农窃窃私语。

“三昧道人，你说这两颗芯片到底有什么差别呢？”同事一只手支着肥胖的脑袋，声音有气无力，犹如梦呓。

夜色渐浓，睡意犹如惊涛拍岸，一股股向我袭来。我强打精神，看了看他那张结婚后逐渐发胖的脸蛋，瞄了瞄他那日益隆起就要藏不住的肚腩，定了定神，字斟句酌地说道，“也许是生产工艺不同吧。根据芯片介绍，意法半导体的这颗SPC560B40和飞思卡尔的MPC5604B采用的是飞思卡尔的PowerPC内核和意法半导体的Flash技术，管脚兼容，设计一致，软件通用。他们的唯一区别应该是SPC560B40是意法半导体生产的，MPC5604B是飞思卡尔生产的，两家的制造工艺不同，所以导致了这个差异。”话虽至此，我心里却犯起了嘀咕，“制造工艺不同，最多有些性能上的差异，也不应该在功能上有所差别呀！”

两个电路板接着各自的测试盒，静静地躺在工作台上，不悲不喜，全然不理会我们的对话。这两块板子，一块上面焊的是SPC560B40，一块上面焊的是MPC5604B，其它完全一致，烧了同一套程序后发现，采用SPC这颗MCU的电路板能够通过遥控钥匙唤醒，采用MPC这颗MCU的电路板却死活都唤不醒。

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长夜清寂，微风习习，细雨渐歇，在月色的沐浴中，窗外的草地上翻滚着银闪闪、绿油油的波浪。站在窗前，仰望苍穹，天上的星星一眨一眨，像极了小孩子的眼睛。

我伸了伸懒腰，把碍事又碍眼的同事打发回去，泡了一杯深茶，驱赶一下睡意，沉下心来，准备再捋一捋程序。

遥控唤醒程序说来也很简单，MCU睡眠40ms，自动临时唤醒后初始化遥控接收驱动，如果2ms内没有收到达到阈值数量的有效射频位，就再次进入休眠，40ms后再次临时唤醒。。。如果再这2ms内收到了若干有效射频位，则继续接收2ms，倘若仍能接收到若干有效射频位，则按照遥控报文时长的2倍设置接收时间，倘若接收到有效的报文，则退出休眠，即所谓被遥控钥匙唤醒。

方案很简单，既能保证没有有效信号时安心睡眠，实现较低的休眠电流，又能够在有干扰时通过“三级过滤”滤除干扰，还能在存在有效钥匙时及时唤醒。这段程序一直以来跑得挺好，直到这次，因为物料紧张，没有足够的SPC，用了一些MPC来救急，才发现用了MPC的这些板子唤不醒了。显然，这两颗所谓管脚兼容、软件通用的MCU肯定有一些不为人知的不同！

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程序员喜欢夜晚，主要是贪恋它的安静。四周一片沉默，陷入沉睡之中的偌大的办公室寂静无声，此时此刻，无丝竹之乱耳，唯有案牍之劳形。面对Bug，心底越静，就越是有Bug马上就要跃出水面的期待。其实，Bug对于我具有符咒般的魔力，它虽然让人茶饭不思，废寝忘食，但它不仅不让人觉得害怕，甚至还有一些欣喜之情混杂其中。也许，正如逆境让人坚强，苦难让人成长一样，Bug就是将程序员百炼成钢的铁石，不磨不足以成器！

不消说，MPC唤不醒，问题就出在自动临时唤醒后的遥控接收上。自动唤醒期间的遥控接收也很简单，先让MCU进入一个以内部时钟为系统时钟的模式，然后设置一个输入捕捉模块和计时器，上升沿触发中断，通过计时器统计两次中断间的时间间隔，判断上升沿之间的位宽，进一步判断位宽是否满足遥控协议规格。在2ms内判断是否存在若干满足规格的位宽，以确定是否通过第一级滤波，之后还有两级滤波，保证既可以被有效钥匙及时唤醒，又不会被外界干扰错误唤醒。

为了定位问题究竟出在这三级滤波的哪一级上，我添加了一点测试程序，通过第一级滤波就点亮一个led灯。

虽然led灯提供不了多少信息，但是它就像前进之路上的明灯，可以明明白白地告诉我们：系统还活着！

结果发现，第一级滤波都能没过去，这说明这个2ms内输入捕捉模块似乎没有工作起来。

输入捕捉模块以系统时钟分频出的1MHz为时钟源，临时唤醒模式下，为了保证休眠电流满足产品规范要求，选择了内部时钟（16MHz）为系统时钟，正常模式下是以外部晶振+PLL做为系统时钟的，一念至此，我试探性地将临时唤醒模式下的系统时钟源改为外部晶振，下载程序之后一看，居然唤醒了，同样的程序烧录到SPC的板子上，也可以正常唤醒！

一股欣喜之情直冲脑门，浓浓的喜悦在心底荡漾不已，我如释重负地站起身来，外面的月色更加皎洁了，夜色愈加地深沉，它带走了一切喧嚣，将宁静和空旷播撒在这块大地上。

我伸了个懒腰，正准备走人之际，倒霉催地忽然想看看改过时钟源之后的休眠电流如何，话不多说，我设置好休眠条件，摒心静气地等着产品进入休眠，滴答，滴答，我仿佛听得到墙上的时钟走动的声音，决定命运的时刻越来越近了，我仿佛又听到了自己心跳的声音，‘砰’，‘砰，‘砰’，‘梆’，我的一颗心掉到了地上，休眠电流上来1.5mA左右，比产品规范要求多出来0.5mA左右。

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今夜注定无眠！谁让自己高兴太早来着！

电流怎么上来的？我敏锐地意识到是外部晶振的起振时间问题，内部时钟就是个RC电路，启动时间很快，但是外部石英晶体形式的晶振就不同了，我查了查数据手册，手册中给出的外部晶振最大起振时间6ms，没有给出典型值，我又翻到同样是飞思卡尔MCU芯片的S32K1xx上，上面给出的起振时间是2.5ms。

答案已经呼之欲出了，起振稳定时间2.5ms，再加上第一级滤波的2ms，临时唤醒时间从之前的2ms多一点一下子提高到了4.5ms以上，电流不上去才怪！

既然休眠电流是睡眠时间和临时唤醒时间的比例决定，如今临时唤醒时间翻倍，只需要将睡眠时间翻倍就可以了，看了看遥控报文发送机制，每次至少发三条报文，每条100ms，睡眠时间从40ms调高到80ms，也不会出现漏掉检测机会的情况，按照这种思路，如此这般改了改，休眠电流终于下来了。

看来MPC的内部时钟和SPC的内部时钟还是多少有点区别，外部晶振上倒是一致。但是这种区别是怎么产生的呢？我抱着试试看的心情，改回采用内部时钟的方式，同时将第一级滤波唤醒时间从2ms改成4ms，并修改了有效位数的判定阈值，结果发现，使用MPC芯片的板子也能唤醒了！

奇哉怪哉！之前有效位数是按照2ms设定的，MPC一个也捕捉不到，现在按照4ms设定了，MPC全都能捕捉到了，好像这4ms中的头2ms也能正常接收一样。以我浅显的认识，唯一的解释就是MPC的输入捕捉模块在“40ms睡眠-2ms唤醒-40ms睡眠-2ms唤醒。。。。”这种内部时钟快节奏关闭和开启下的power on和power down有点问题，不过它可以接受“80ms睡眠-4ms唤醒-80ms睡眠-4ms唤醒。。。。”这样的节奏。那么，这种“现象”背后的机制是什么呢？

是不是两家的处理器内部设计也不一样？时钟树、供电网络都有差别，内部IR压降、电磁耦合等问题造成即便通过了制造工艺的签核步骤，也会在芯片生产出来后出现问题？当然这种解释过于浅显、随意，这种表现应该有着更加深层的背景和原因，但是再往深了分析，就绝非我的能力所能窥见的了。在此仰拜高手作答！

后记

嵌入式产品要求严格，换芯片兹事体大，万万不要相信管脚兼容这种广告式的营销用语，经此教训，我深刻地体会到：管脚兼容是谎话，总有一点小偏差。