組合儀表數據復位問題排查與改進

王淑琴

（中國第一汽車股份有限公司技術中心，吉林 長春 130011）

組合儀表數據復位問題排查與改進

王淑琴

（中國第一汽車股份有限公司技術中心，吉林 長春 130011）

為了解決組合儀表數據復位問題，通過各種失效模式分析，找出所有可能引起數據復位的原因，并針對每個原因逐一排查，最終找出問題原因，并制定解決方案。通過市場驗證，徹底解決問題。

組合儀表；復位；晶振

1 故障現象

2016年6月，一汽某車型售后反饋：有14例用戶的車輛在發動機起動后，發現組合儀表顯示信息除總里程外的其他數據均復位。

2 故障排查

2.1 故障失效模式

能夠引起組合儀表內部數據復位的原因，經分析有以下幾方面。

1）硬件 ①電源芯片：組合儀表負載過大，導致電源芯片過載，使得MCU復位；②整車起動過程中蓄電池電壓過低，導致MCU復位；③子晶振：儀表由睡眠至喚醒過程中，子晶振（32.768 kHz）不穩定、無規律、偶發性停振。

2）軟件 ①看門狗：看門狗設計不合理，導致數據復位；②堆棧溢出導致數據復位。

3）連接器匹配問題 ①在發動機起動過程中，B+和IG同時斷開，IG又連接上（B+連接與否表現結果是一樣的）；②IG OFF后，B+斷開又連接上。

2.2 故障原因

根據以上故障失效模式，對其進行逐一排查，找出故障原因。

1）是否負載過大，導致電源芯片過載，使得MCU復位。組合儀表的工作負載包括：液晶屏、步進電機式車速表、步進電機式轉速表、24個LED、蜂鳴器。組合儀表負載的供電電源來自兩部分，一部分直接由B+供電模塊供電，一部分負載電源來自于電源芯片。將售后返回的14個故障件進行最大負載模擬，測試負載大小，直接測試總工作電流（總工作電流=B+供電電流+電源芯片供電電流）。測試結果見表1。

根據測試結果，組合儀表在全負荷工作的情況下，總工作電流僅為0.33～0.39 A，電源芯片最大負載為500 mA，所以判定：電源芯片的負載未出現超載情況。

2）整車起動過程中是否蓄電池電壓過低，導致MCU復位。測試14個樣件，查看每個樣件復位電壓，測試結果見表2。

根據測試結果，14個樣件在6.3～6.5 V時，至少持續5 s進入保護狀態，在3.3～3.6 V時，至少持續1 s進入復位。

整車冷起動試驗進行過多次，在多次試驗結果中，蓄電池最低電壓可達到7 V，計算蓄電池端至組合儀表端的電壓降最多為0.1 V，所以組合儀表B+端的電壓最低為6.9 V。

綜合上述結果，排除“起動過程中蓄電池電壓過低導致MCU復位”這個可能性。

3）針對儀表由睡眠至喚醒過程中是否子晶振（32.768 kHz）不穩定、無規律、偶發性停振，引起數據復位。

此車型組合儀表晶振電路分兩部分，主晶振8 MHz給單片機提供頻率信號，子晶振32.768 kHz給時鐘提供頻率信號，32.768 kHz晶振在睡眠之后替代8 MHz晶振工作，儀表喚醒后切換回8 MHz晶振，目的是降低單片機功耗（靜態電流≤1 mA）。

連接好測試設備，試圖復現問題現象，測試當問題復現時是否為子晶振不起振引起。根據售后反饋的“車輛在起動過程中存在數據復位現象”，所以針對可能產生這一現象的潛在因素進行測試。測試步驟：①長時間斷電后再恢復上電：在測試車輛上，每天晚上不拆下儀表，即保持蓄電池連接，第2天首次IG上電時，觀察儀表數據是否復位。并且輪換14塊儀表，保證每塊儀表均被測試；②車輛恢復上電后，將車上用電設備（收音機，空調，喇叭，刮水，遠光，左/右轉向，室內燈，除霧裝置等）進行開啟/關閉測試；③同時多次無間隔反復通斷IG進行測試。

按照以上方式連續測試1個月，未出現儀表數據復位現象，故未排除子晶振問題。

4）是否看門狗設計不合理，導致數據復位。①分析單片機看門狗寄存器配置，例如設置看門狗寄存器、定時看門寄存器、開啟看門狗寄存器、清零看門狗寄存器等，未發現異常；②檢查程序各模塊中是否及時喂狗、喂狗的合理性、會不會出現因沒喂狗導致單片機復位、儀表數據復位，未發現異常；③復驗各指令正確性，確保程序可實施性，未發現異常。

5）是否堆棧溢出導致數據復位。①堆棧問題屬于芯片底層驅動問題，由芯片廠家進行分析。分析結果為正常；②start.asm為芯片廠商固化好的驅動程序，儀表程序滿足芯片廠商要求。

6）是否連接器匹配不良導致。將1個故障儀表以及4個非故障儀表提供給線束供應商，要求按照一汽的連接器標準進行測試驗證。測試結果：5個儀表連接器匹配測試均符合一汽標準。

2.3 故障真因

2.3.1 綜合分析

1）針對引起組合儀表數據復位的原因進行了逐一排查，除“子晶振問題導致數據復位”這一原因沒有排除外，其他原因已經排除。

在2015年11月，多輛車的組合儀表曾出現過死機、黑屏、不工作現象，這些問題是由于子晶振不起振造成的，當時采取如下措施：①對儀表廠家的庫存晶振返廠重新逐一測試，篩選出不合格產品；②要求晶振廠家對后期供貨產品增加溫度沖擊試驗6 h、高溫工作試驗24 h、低溫工作試驗12 h、再流焊15 min等苛刻工藝流程把關，確保出廠晶振產品性能穩定（從2016年2月開始實施）。

2）質保人員反饋：將14個故障件返廠前，曾在實車復現過數據復位現象，具體現象為：在發動機起動過程中，儀表先黑屏2 s后恢復正常工作，但數據已經復位。

綜上，引起儀表數據復位的原因很可能是由于子晶振偶發不起振引起，需針對子晶振進行重點研究。

2.3.2 查找真因

1）晶振電路分析 晶振電路如圖1所示。起振電路均采用標準電路，電路中采用的20 pF匹配電容也是根據子晶振廠家、IC廠家提供的參數計算得出的。同時檢測輸出波形如圖2所示。

圖1 晶振電路

圖2 輸出波形

圖2波形為標準正弦曲線，證明主晶振和子晶振電路設計沒有問題。

2）晶振參數測試 晶振的阻抗值出廠標準為≤50 kΩ，對14個故障件的子晶振阻值進行測試，測試結果見表3。

表3 晶振參數測試結果

根據測試結果，14個樣件，其中8個為不合格產品，但這能否推斷出是子晶振的問題嗎？需要繼續挖掘。

3）確定故障件批次 根據售后反饋的14例故障儀表資料，查看故障車輛的生產日期，發現14個故障車輛生產日期均是2016年1月份以前的，也就說故障儀表大都出廠在2015年。根據此信息可以確定故障儀表使用的晶振均為2016年1月（開始晶振篩選）以前產品。

綜上分析，鎖定數據復位的故障原因為：由于32.768 kHz 時鐘晶振不穩定、無規律、偶發性停振造成組合儀表數據復位。

3 改進方案

自2016年2月采取嚴格品質把控措施后，經過半年多的市場驗證，雖然自改進后，市場反饋的問題沒有出現在2016年2月份以后出廠的組合儀表上，但是從提升產品品質水平考慮，組合儀表供應商主動申請將原晶振（包括主晶振及子晶振）切換為另一家知名企業產品。更換后的晶振成本有所增加，但供應商并不提高組合儀表供貨價格。故從2016年9開始出廠的組合儀表主晶振及子晶振均采用更換廠家后的產品。

4 結論

通過對“用戶起動車輛后，發現除總里程外的其他數據均清零”問題的原因分析與排查，找出問題真因，提供解決方案，解決了由于子晶振品質問題導致的儀表數據復位問題，改進方案效果良好。截至目前，售后未再反饋過組合儀表數據復位問題，由此可見，改進方案能夠接受市場考驗。

（編輯 楊 景）

Analysis and Improvement on Data Resetting Issue of the Instrument Cluster

WANG Shu-qin
（FAW R&D Centre，Changchun 130011，China）

In order to solve the data resetting issue of the instrument cluster，various failure modes are analyzed to find out all the possible reasons.Finally，the root cause is identified and the solution is proposed，which completely solves the problem.

instrument cluster；resetting；crystal oscillator

U463.7

B

1003-8639（2017）09-0050-03

2016-12-19

王淑琴（1980-），女，山東安丘人，電氣工程師，碩士，主要從事汽車電氣方面的設計工作。