如何保證MCU上電后RAM的初始值唯一？

　　由于工作的原因，筆者經(jīng)常接到工程師詢(xún)問(wèn)MCU內部的RAM上電之后的初始值到底是什么，有什么特性和規律。今天筆者就以使用RH850F1K的過(guò)程中遇到的幾個(gè)問(wèn)題與大家做一個(gè)交流。

　　首先我們明確一個(gè)問(wèn)題，我們都知道，根據RAM的特性，MCU每次上電之后RAM里面的值是隨機的。也就是說(shuō)RAM上電后的初始值可以是0xAA，也可以是0x55，也可以是其它任何的值，這個(gè)都是正常的。明確了這個(gè)基本原理之后，我們來(lái)看一下下面這個(gè)跟RAM的初始值的使用相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題。

　　最近有工程師在開(kāi)發(fā)的汽車(chē)娛樂(lè )系統中遇到了一種情況，就是他在使用RH850F1K的過(guò)程中，發(fā)現每次上電后RAM的值好像都是固定的。按照軟件設計的初衷，他想通過(guò)判斷RAM的值從而知道這次復位是掉電復位還是MCU內部復位——比如“看門(mén)狗”復位。如果是掉電復位，則對RAM進(jìn)行初始化;如果是MCU內部復位，則不對RAM進(jìn)行初始化，從而可以保持用戶(hù)之前的一些設置，比如頻道、界面信息等。

　　大致的設計思路和流程如下：

　　MCU復位后，軟件會(huì )判斷某個(gè)變量的值：如果不是0x55，就認為這是上電復位，所有的RAM需要初始化，并把該變量的值寫(xiě)為0x55;如果是0x55，就認為這是“看門(mén)狗”復位，這時(shí)候則不改變一些變量的值，比如記錄里程相關(guān)的數據。相關(guān)的C語(yǔ)言代碼為：

　　if (variable != 0x55)

　　{

　　初始化所有變量;

　　variable = 0x55;

　　}

　　else

　　{

　　只改變部分變量的值;

　　}

　　在測試的過(guò)程中，測試工程師發(fā)現了一個(gè)問(wèn)題：對于99%的MCU來(lái)講，上述的邏輯都是沒(méi)有問(wèn)題的，但是對于個(gè)別MCU卻存在固定性的問(wèn)題。

　　按照設計的初衷，本來(lái)我們認為上電后RAM的值是隨機的，但是對于某些個(gè)別MCU來(lái)講，測試工程師發(fā)現上電后RAM的值會(huì )固定的是0x55，或者出現0x55的幾率非常高。

　　針對這個(gè)現象，筆者也從單個(gè)MCU的特性方面做了解釋?zhuān)菏紫任覀冞€是回到文章最初提到的問(wèn)題，根據RAM的特性，上電后RAM是任何值都是正常的，基于這個(gè)前提，我們可以說(shuō)測試工程師遇到的現象是正常的。那么為什么個(gè)別MCU的RAM上電后會(huì )偏向于某個(gè)特定值呢?我們知道半導體器件的設計是非常復雜的，外觀(guān)很小的一個(gè)芯片都是芯片內部數百萬(wàn)計的各種極其小的元器件搭建而成的，而這些的原材料基本都是硅。對于每個(gè)特定的芯片而言，其特性數據都是有一些偏好的，也包括上電后RAM的初始值，所以當我們看每個(gè)MCU的電氣特性數據的時(shí)候，這些數據基本都是一個(gè)范圍值，而不是確定的值。

　　另外，上面軟件本身的設計也是有缺陷的，或者說(shuō)魯棒性不好。假定上電后RAM的初始值是完全隨機的，那么這樣總會(huì )碰到隨機值恰好是0x55的情況?；谶@種考慮，我建議軟件工程師重新設計了判斷的條件。比如判斷RAM若干不連續地址的值，并且使用校驗的算法，比如比較簡(jiǎn)單的校驗和，這樣可靠性就大大提高了。

　　筆者在工作過(guò)程中，曾經(jīng)多個(gè)客戶(hù)遇到過(guò)類(lèi)似的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題也具有一定的普遍性，除了前面提到的汽車(chē)娛樂(lè )系統，在車(chē)身、儀表，甚至工業(yè)應用中的電表等都會(huì )涉及到，希望這篇文章能夠幫助設計工程師少走一些彎路。