极海 MCU 软件 EMC 预防‑恢复全流程固件实施方案

1. 整体实施思路

软件 EMC 改造建议按照 “先预防加固，再做故障自动恢复” 顺序落地。

1. 第一步：做预防技术改造，在运行过程中降低故障发生概率；
2. 第二步：部署自动恢复机制，就算干扰造成异常，设备可以自主修复；
3. 第三步：整机测试，模拟 EMC 干扰工况验证整套逻辑有效性；

注意：软件方案不能替代硬件 PCB、电源、屏蔽等硬件 EMC 设计。

资料获取：AN1117_增强微控制器电磁兼容性(EMC)的软件技术

2. 自动恢复技术模块分步实施

2.1 复位源识别标记实现

1. 固件复位启动入口，最先读取复位状态寄存器；
2. 解析复位标记，区分 POR 上电复位、LVD 复位、看门狗复位、寄生热复位；
3. POR 上电复位：执行完整全部外设、全局变量初始化；
4. LVD 复位：优先执行电源状态判断、电源管理逻辑；
5. 看门狗 / 寄生热复位：跳过完整初始化流程，直接执行故障状态恢复、错误统计，跳转主业务循环； 参考逻辑流程图：文档图 1 复位源识别流程。

2.2 非易失 EEPROM 数据保护实施

1. 关键业务参数，在 EEPROM 至少保存 2 份独立副本；
2. 每一份数据增加校验和或者时间戳标记；
3. 每次上电读取参数的时候，必须校验校验和；如果副本 A 损坏，自动切换读取副本 B；两份全部损坏，加载出厂默认参数；
4. 避免高频频繁写 EEPROM，减少写入过程遭遇干扰损坏数据的风险。

2.3 看门狗正确部署

1. 在系统初始化的早期阶段就使能看门狗，尽可能缩短 “无看门狗保护窗口”；
2. 喂狗代码只放置在主循环业务路径，禁止放在任何中断服务函数内部；
3. 不在循环开头无脑喂狗；在每一个关键业务逻辑处理完成之后才执行喂狗；
4. 超时时间匹配业务最大执行耗时，不要随意设置为最大超时时间。

参考流程图：文档图 2、图 4、图 5、图 6，区分错误和正确实现。

2.4 备份 RAM 业务状态保存恢复

前置条件：确认目标 MCU 硬件具备备份 RAM；普通 RAM 复位后数据丢失，不能使用该方案。

1. 定义备份 RAM 专属变量，用于保存业务状态标记、关键时序参数；
2. 业务运行过程中，业务状态发生变更，同步更新备份 RAM 变量；
3. MCU 复位后，启动恢复程序 CRR 读取备份 RAM 标记；
4. 根据 RAM 内保存的状态标记，恢复业务动作、时序参数，无需人工介入。

参考流程图：文档图 3 自动恢复软件示例。

3. 预防技术模块分步实施

3.1 中断向量闲置优化

1. 未使用中断保持 NVIC 使能位关闭；
2. 保证全部未使用中断都指向 Default_Handler 默认异常处理函数；
3. 异常处理函数内部可以增加故障计数，用于产品故障日志统计。

3.2 过滤关键字节、非法字节

1. 编译工程，输出.list 汇编机器码文件；
2. 检索识别关键字节位置；
3. 在对应位置插入 NOP 指令，移位机器码，规避 PC 跑飞误触发；
4. 同样方式处理非法字节序列。

3.3 闲置 Flash 存储区防护

1. 未使用 Flash 扇区设置为只读属性；
2. 闲置区域填充未定义指令；
3. 上电增加程序完整性自检，校验程序段校验和；检测异常进入故障处理。

3.4 IO 输入与 ADC 采样软件抗干扰

1. IO 引脚逻辑判断，连续多次采样，结果一致才判定电平有效；
2. ADC 采集：连续多次采样，丢弃明显跳变极值，求取平均值作为有效采样输出。

3.5 寄存器巡检与刷新机制

1. 将时钟、GPIO、外设配置寄存器列表整理出来；
2. 在主循环或者周期定时器任务中：读取寄存器，与预期标准值比对；
3. 如果读取数值和预期不一致，重新写入标准配置，记录故障计数。

3.6 冗余数据存储落地

• RAM 运行数据：重要变量，采用原值 + 互补值双备份，读取的时候做比对校验；
• EEPROM 持久化参数：双倍副本 + 校验 / 奇偶校验 / ECC，按需选用；
• 定期完成主备副本同步。

3.7 数字模块上电复位（V1.1 新增）

在 main 函数最开始初始化位置加入数字模块复位代码，参考 G32M3101 示例：

static void SystemReset(void)
{
/* Reset all digital module */
SCU->APBRST = 0x8477;
SCU->APBRST = 0x00000000U;
SCU->AHBRST = 0x73;
SCU->AHBRST = 0x00000000U;
}

用途：规避 PMU 遭受 EMC 干扰 LDO 电压上漂 > 1.7V 导致数字模块跑飞风险。

4. 常见错误实现清单（文档记录坑点，完整保留）

1. 看门狗使能太晚，初始化阶段 PC 跑飞，看门狗尚未启动无法捕获故障；
2. 在中断服务函数里面执行喂狗，主循环卡死依旧持续喂狗，看门狗完全失效；
3. EEPROM 只存单份关键参数，遭遇干扰写入中断直接参数损坏；
4. 直接使用普通 RAM 当作复位状态保存区，复位之后数据已经清零；
5. 寄存器只做初始化，运行全程不再巡检刷新，被干扰篡改之后无法自动复原；
6. 复位之后不管复位来源，每次都完整全套初始化，拉长故障恢复时间。

5. 固件集成验证建议

1. 单元模块验证：分别测试复位识别逻辑、看门狗逻辑、EEPROM 校验逻辑、RAM 恢复逻辑；
2. 整机工况验证：结合 EMC 测试环境，模拟浪涌、静电等干扰，验证设备故障检测、自动恢复行为；
3. 故障日志建议：增加故障记录，记录复位源、故障次数，方便后期产品现场问题排查。