某車型車載遠程通信終端節(jié)點丟失問題分析

中圖分類號：U463.67 文獻標識碼：B 文章編號：1003-8639（2025）08-0177-03

【Abstract】This articleaims at the fault problemof node loss in the vehicle-mounted remotecommunication terminal，andusesthefishbonediagramanalysismethodtoconductinvestigationsfromthedimensionsofmaterials， personnel，equipment，and environment.By testing theperformance of the eMMC memory，troubleshoting factors such as prolonged poweroutages，personnel operations，hightemperatures inreflow soldering，andabnormal poweroutages，it was ultimatelydeterminedthattherealcausewasabnormalpoweroutages，hichled tothelossofdataintheeMMCpartition andsubsequentlycaused the mounting failure.Basedonthis，optimization measuresare proposed from the levelsof prevention，hardware，softwareand system，toprovidereferencesforthedevelopmentofautomotivecontrollersandthe troubleshootingofafter-sales faults.

【Key words】 node loss；file system；fishbone diagram analysis method； T-Box

0 引言

隨著用戶對汽車使用需求的不斷增長，近年來車輛上的控制器數(shù)量迅速增加。確保控制器之間有條不紊地交互執(zhí)行，已成為汽車設(shè)計的重要目標之一。然而，控制器節(jié)點丟失是汽車故障中較為頻發(fā)的問題之一。如何運用魚骨圖分析法快速排查問題的真正原因，提升設(shè)計師研發(fā)控制器軟硬件系統(tǒng)性能的能力，這對整車開發(fā)以及售后故障維修均具有極為重要的指導(dǎo)意義。

1故障現(xiàn)象

某車型在臺架上電時，發(fā)現(xiàn)車載遠程通信終端（TelematicsBox，T-Box）每 5min 重啟一次的情況。登錄終端后發(fā)現(xiàn)，存儲日志的目錄為空，部分控制器還報出T-Box節(jié)點丟失故障碼。

2 故障排查

圖1魚骨圖分析原因

對所有可能導(dǎo)致該故障現(xiàn)象的原因進行分析，并針對本文待分析的問題繪制魚骨圖，如圖1所示。首先明確將文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失這一問題作為魚頭，即需要解決的核心問題；其次，依據(jù)問題的性質(zhì)和實際狀況，從材料、人員、設(shè)備和環(huán)境等主要原因類別作為魚骨，并確定故障排查順序如下。

2.1存儲器本體故障排查

由于承載日志數(shù)據(jù)的載體是存儲器，且數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失，合理懷疑可能是存儲器本體出現(xiàn)故障。為此，組織內(nèi)嵌式存儲器（EmbeddedMultiMediaCard，eMMC）標準規(guī)格廠商從固件損壞和顆粒壽命耗盡兩個維度展開分析。

2.1.1 存儲器固件

為驗證存儲器固件是否損壞，需進行以下兩種存儲器常規(guī)性能測試。

1）eMMC級別的直流測試。該測試旨在驗證存儲器在直流電條件下的電氣性能是否符合設(shè)計要求，以確保其能正常工作并滿足設(shè)計標準。測試的電氣參數(shù)包括但不限于漏電流、輸入輸出電流、電源電壓等，最終測試結(jié)果均為通過。

2）NAND級別的安全認證測試。與非門（NotAND，NAND）級別的安全認證測試，是針對采用NAND閃存技術(shù)的存儲設(shè)備或芯片進行的一種深入的安全性和可靠性驗證過程，目的是確保其在特定應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)完整性、可靠性和安全性。在測試過程中，設(shè)備在初始化時出現(xiàn)短暫卡頓，測試通過后，未檢測到系統(tǒng)和用戶的不可糾正的錯誤碼（UncorrectableErrorCollectionCode，UECC）的壞塊（Badblock，Blk），這表明存儲器未檢測出存儲設(shè)備中不可糾正的數(shù)據(jù)錯誤。

2.1.2存儲器顆粒壽命

存儲器顆粒壽命是指存儲器在特定使用條件下的耐久性和可靠性，通常以可承受的讀寫次數(shù)或時間來表示。發(fā)現(xiàn)其在 10% 以內(nèi)，由此可以判斷eMMC健康狀態(tài)良好。對于NAND閃存，其壽命通常與擦寫次數(shù)（Program/EraseCycle，P/ECycles）相關(guān)，即NAND閃存的每個存儲單元在失效前可以承受的編程和擦除次數(shù)，擦寫次數(shù)越多，壽命越短。通過Smartctl命令讀取存儲設(shè)備里的自監(jiān)控分析和報告技術(shù)（Self-monitoringAnalysisandReportingTechnology，SMART）信息，可查詢存儲器的健康狀況，結(jié)果見圖2。其中，DEVICE_LIFE_TIME_EST_TYPE表示設(shè)備已使用壽命的預(yù)估值，后綴A和B代表兩種不同估算算法或不同破損模型，后面接的十六進制數(shù)代表使用壽命的百分比，數(shù)值越小越好。PRE_EOL_INFO表示預(yù)壽命終止信息，用于指示設(shè)備的整體健康狀況和剩余壽命。 0x01 表示正常狀態(tài)，設(shè)備壽命充足； 0x02 表示警告狀態(tài)，設(shè)備壽命接近終止，建議備份數(shù)據(jù)； 0x03 表示緊急狀態(tài)，設(shè)備壽命即將終止，需要立即更換。顯然，由圖2的存儲器壽命查詢結(jié)果可知，eMMC健康狀態(tài)良好。

綜上分析，可排除eMMC本體問題，所以，結(jié)合故障現(xiàn)象，初步分析為eMMC分區(qū)數(shù)據(jù)丟失。

圖2存儲器壽命查詢結(jié)果

2.2長時間斷電排查

進一步分析eMMC分區(qū)數(shù)據(jù)丟失可能的原因，考慮是否因經(jīng)歷長時間斷電。因為eMMC存儲器使用浮柵晶體管來存儲數(shù)據(jù)，在存儲數(shù)據(jù)時，電荷被注入浮柵中，以改變晶體管的閾值電壓，從而表示不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)（如0或1）。然而，隨著時間的推移，存儲在浮柵中的電荷會逐漸泄露，導(dǎo)致閾值電壓發(fā)生變化，進而影響數(shù)據(jù)的準確性。經(jīng)過查詢T-Box云端后臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該故障件下線時間在問題出現(xiàn)前5個月，并且裝載該故障件的車輛已售出，所以排除長時間掉電的情況。

2.3 人員操作排查

進一步分析人員原因，排查是否為用戶利用T-Box系統(tǒng)中的移除（Remove，rm）命令和數(shù)據(jù)描述（DataDescription，dd）命令主動刪除數(shù)據(jù)導(dǎo)致掛載失敗。 rm 命令只能刪除用戶文件系統(tǒng)內(nèi)的文件，不能刪除文件系統(tǒng)的超級塊（Superblock，SBlk），所以排除諸如掛載信息和文件系統(tǒng)狀態(tài)等能影響T-Box掛載能否成功的SBIk內(nèi)容被刪除的可能性。dd命令用于向指定的存儲設(shè)備或分區(qū)寫入數(shù)據(jù)，達到間接刪除數(shù)據(jù)的目的。因此，對系統(tǒng)執(zhí)行ddif=/dev/zeroof=/dev/mmcblk0p4命令，其中，if=/dev/zero代表輸入文件，這是一個特殊文件，里面包含無限的0字節(jié)（0字符）； of= /dev/mmcblk0p4代表輸出文件，即指定輸出到eMMC設(shè)備的第4個分區(qū)。如果對應(yīng)分區(qū)能在命令執(zhí)行后讀取到全是0，證明該操作可以實現(xiàn)對分區(qū)的破壞。但從指定分區(qū)讀取的數(shù)據(jù)進行分析來看，并非全是0，所以可以排除主動刪除數(shù)據(jù)的可能。

2.4環(huán)境因素排查

排查是否為回流焊高溫導(dǎo)致印刷電路板損壞，從而導(dǎo)致文件系統(tǒng)分區(qū)數(shù)據(jù)丟失。工廠表面貼裝技術(shù)（SurfaceMountTechnology，SMT）段進行回流焊是電子制造中的一個關(guān)鍵步驟，它涉及將微小的電子元件精確地放置在印刷電路板上，并通過焊接固定。回溯故障件在下線成功前的回流焊相關(guān)數(shù)據(jù)，通過查看爐溫曲線等信息（圖3），發(fā)現(xiàn)升溫和降溫斜率等參數(shù)均符合回流焊接要求的參數(shù)范圍。升溫斜率為 1～3°C/s ：

圖3爐溫曲線

150～180^°C 之間的時間為65～100s，U6014G模塊位置不小于75s；回流區(qū)在 220% 以上的時間為40～60s；峰值溫度控制在 235～245°C ，U601位置控制在 230～ 245% ；降溫斜率為 -4～-1^°C/s 。排除異常高溫導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的可能。

2.5 異常掉電排查

最后分析是否因異常掉電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。能造成存儲器異常掉電的原因有供電電源不穩(wěn)和擦除/回寫時掉電。通過測量T-Box板內(nèi)1級、2級電源電壓值以及阻抗，未發(fā)現(xiàn)異常（表1）。測量eMMC上電波形（圖4），從圖中可看出電壓從0V上升到穩(wěn)定值3.3V的過程中，eMMC供電無異常。通過掉電測試設(shè)備，模擬擦除和回寫操作時，制造異常掉電工況。重新上電后，查看eMMC寄存器日志記錄，有異常掉電記錄（圖5）。

表1板內(nèi)1級、2級電源電壓及阻值測試記錄

圖4eMMC上電波形

圖5eMMC寄存器異常掉電記錄

在逐步回溯、測量和試驗后，分析上述數(shù)據(jù)得出，T-Box節(jié)點丟失的真正原因是異常掉電導(dǎo)致分區(qū)數(shù)據(jù)丟失，從而導(dǎo)致eMMC掛載失敗，引起系統(tǒng)無法正常啟動。

3 解決措施

為避免在異常掉電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失后，控制器給車輛和用戶造成更大的損失，可從以下幾個方面來減少風險或解決問題。

1）預(yù)防。一要定期檢查控制器存儲器的健康狀況（如通過讀取SMART信息），及時更換老化或故障的存儲器設(shè)備。二要優(yōu)化控制器系統(tǒng)配置，禁用不必要的寫操作，減少掉電數(shù)據(jù)丟失的風險。三要提高控制器電源穩(wěn)定性，使用高品質(zhì)的電源設(shè)備，避免電壓波動或突然掉電。

2）硬件優(yōu)化。通過在控制器中集成如超級電容或用電池等應(yīng)急電源，在常規(guī)電源失效時提供必要的電力支持，確保存儲系統(tǒng)有足夠的時間完成數(shù)據(jù)的安全保存。同時，可設(shè)計包括電源監(jiān)測、切換、管理以及數(shù)據(jù)緊急存儲與恢復(fù)在內(nèi)的完整應(yīng)急方案。

3）軟件優(yōu)化。采用先進文件系統(tǒng)，通過增加文件系統(tǒng)恢復(fù)措施或部署日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)，通過日志記錄保證數(shù)據(jù)操作的原子性和一致性，降低異常斷電對數(shù)據(jù)完整性的影響。啟用寫緩存刷新，確保數(shù)據(jù)及時寫入存儲器，而不是停留在緩存中。在檢測到電源異常時，立即刷新緩存并保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)。做好數(shù)據(jù)冗余存儲，對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲在多個位置，確保在部分數(shù)據(jù)丟失時可以從備份中恢復(fù)。

4）系統(tǒng)優(yōu)化。使用小型不間斷電源（UninterruptiblePowerSupply，UPS），便于在掉電時提供備用電源，確保系統(tǒng)有足夠時間完成寫操作。

4結(jié)論

本文利用魚骨圖分析法，對車載遠程通信終端節(jié)點丟失問題進行了分析。此外，缺乏有效的文件系統(tǒng)恢復(fù)措施這一問題不僅存在于汽車控制器開發(fā)中，在其他終端設(shè)備中也具有借鑒意義。同時，文中歸納的故障排查方法和預(yù)防措施，有助于研發(fā)人員提早識別風險并增加保障措施，為提升汽車電子系統(tǒng)的可靠性提供了實踐參考。

參考文獻

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（編輯凌波）