【转帖】EEPROM数据丢失的原因与对策

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EEPROM 数据被破坏的主要原因有：

1、电源异常使EEPROM的数据彻底丢失；

2、复位不好和软件跑飞可能会使EEPROM的数据被改写。

要防止EEPROM数据被破坏,主要在以下几方面做工作：
1、选用比MCU的电源范围宽并有WP引脚的EEPROM芯片；
2、做好电源滤波,而且要等电源开机稳定后才去读写EEPROM；
3、做好复位电路；
4、做好软件跑飞的处理；
5、SDA和SCK的上拉最好用I/O口控制,既可省电,也可在一定情况下保护EEPROM；
6、WP接MCU的RESET；如WP做软件保护,将写不进数据；接I/O,上电时WP的状态可能不稳定。
7、EEPROM空间富余时考虑双备份或多备份数据,每份数据都有校验和。

选用比MCU的电源范围宽并有WP引脚的EEPROM芯片的原因：
1、EEPROM的芯片本身有一定的保护时序；
2、电源低于MCU工作电源高于EEPROM芯片的最低工作电源时，EEPROM芯片会处于稳定状态，不会丢失数据。
3、当电源较长时间低于EEPROM芯片的最低工作电压时非常容易丢失全部数据。否则MCU还能工作，但EEPROM芯片已不能工作时，EEPROM中的数据会全部丢失。
4、用I/O口线给EEPROM供电，只在读写EEPROM时才给器件供电，不仅能提高可靠性，而且能省电。
但有两点要注意：
一是一些单片机复位时所有I/O都是高电平，会使EEPROM芯片进入工作；
二是EEPROM芯片给电后需要有大于写周期的延时才能读写。

EEPROM数据丢失的原因与对策

1、环境因素

★原因：高温、高湿、辐射、静电、强电磁场均可能使EEPROM存储单元

造成数据丢失或数据保存时间缩短。

●对策：

①不要在高温、高湿、辐射、静电、强电磁场环境中存放EEPROM器，如果法避免，应采取适当的防护措施。

②在高温环境中使用EEPROM器件，须确认存储内容的更新时间和器件使用期限

③工作环境湿度较大时可考虑线路板灌胶防潮，防水胶要选用吸水率低的

④在辐射、静电、强电磁场环境中工作要做好屏蔽。

2、设计因素

★原因：器件在读写时系统状态不定。

●对策：

①增加上电复位电路，确保在上、掉电期间系统处于确定的状态。复位门槛电压应不小于MCU最低工作电压，EEPROM器件的工作电压范围应不小于MCU。

注意：某些MCU内置的POR电路在电源上升缓慢时不能保证可靠复位

②增加电源电压检测电路，确保在电源电压稳定正常后MCU才开始运而在电源状态不定时不访问EEPROM。启用MCU内的BOD电路不足以防止

EEPROM读写错误。

③利用器件的“写保护”引脚，可以减小EEPROM被意外改写的几率

★原因：器件在读写时被异常中断。

●对策：

①确认电源电压从正常值跌落至MCU复位门槛电压的时间足够保持EEPROM读写操作完成。根据需要增加电源储能电容或者使用备份电源。

②在检测到电源电压跌落时立即关闭所有无关外设，在访问EEPROM期间禁止MCU中断，或者设置EEPROM读写中断为最高优先级。

③使用“写入查询”加快写入过程。

★原因：模拟总线时序不够严格规范。

●对策：

①总线上拉电阻太大，使SDA、SCL边沿上升时间太长。对400kHz快速模式，当总线电容小于100pF时上拉电阻推荐值为2.7kΩ。

②MCU操作速度太快或延时不够，不满足总线信号的建立、保持时间查阅《I2C总线技术精要》，按示例规范时序编程。

③总线过长，使信号边沿不能满足要求。应缩短总线长度。

④总线电容超过400pF。应减少总线上所连接的器件。

★原因：器件在读写时总线受到干扰。

●对策：

①如应用板干扰较大，应重新设计电路或改变PCB布局布线，敷铜或多层板改善EMC。如环境干扰较大，应采取相应的屏蔽措施。

②使用数据编码和校验增加数据的可信性，或写入特定标志来识别数据完整性，如有可能，在每次写入完成后立即读出校验。

★原因：地线不合理或电源噪声干扰。

●对策：

①重新布置地线，注意区分模拟地、数字地、信号地、功率地、屏蔽地，安全地

②使用带屏蔽的隔离电源；在电源线上增加LC滤波器；IC器件的电源引脚加0.1uF瓷介退耦电容。别忘了三个基本电路元件之一的电感器，抑制电源噪声干扰，电感器通常有立竿见影的作用。必要时，加磁珠抑制高频噪声干扰。

3、生产因素

★原因：焊接和装配过程中的高温、静电可能造成EEPROM器件数据丢失或保存时间缩短。

●对策：

①改进生产工艺，控制加工过程，加强防静电措施。

②如有可能，在线路板生产完成后再写入EEPROM数据。

4、器件因素

★原因：器件擦写次数已接近循环寿命。

●对策：更换器件。如果器件有剩余空间，软件通过更改每次写入的地址单元可延长

器件使用寿命。

★原因：器件质量问题。

●对策：更换不同厂家或批号的器件；控制采购过程。

只是单片机在掉电时，电压低过一定的值。执行程序代码出错或是程序指针跑飞。刚好执行EEPORM 写入操作，才会出现所说的EEPROM 数据丢失！就算是外置EEPROM 在低于正常工作电压，进行写入操作，也会出现这种情况！

BOD 的功能是低压复位。当电压低过一定的值，就会让单片机复位。不能继续程序代码，就没有出现所说的丢失数据！

EEPORM 进行数据备份，并在每份数据后里加入校验机制（如RCR）。我是这么做的，读取EEPROM 的数据组并进行校验检测。如果通不过，这组数据就不要。继续下一组数据检测，当所有的数据组都不能通过检测时，并加载默认的设置参数！在更新数据时，刷新所有的数据组。并给每组加入校验机制！但最好不要在掉电时对EEPROM 进行任务的操作！这样出错的机率很低！

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在项目开发中经常使用到EEPROM，现在把自己开发中曾经遇到的陷阱和自己的解决方法列出。
（1）现象：加密型遥控器的ID自动丢失和改变。
     原因：在更新EEPROM过程中，断开电源。
     解决方法：
       a.更改设计避免在写入EEPROM过程中断开电源；
       b.增加100uF的电容，断电后瞬间维持EEPROM供电正常至EEPROM写入完成。
（2）现象：保存在EEPROM里的配置信息自动被改变。
原因：在EEPROM读写过程中进入了中断服务程序，而中断服务程序也调用了EEPROM读写函数。
     解决方法：
      a.保证EEPROM读写函数的第一句是cli（），最后一句是sei（）；
      b.中断服务程序不直接调用EEPROM读写函数，如果SRAM足够大使用读写缓冲区代替直接读写EEPROM，中断返回后在主循环粒更新EEPROM；
c.如果检测到EEPROM已被占用，则进入阻塞状态，等待EEPROM释放后继续执行；
d.如果EEPROM里的数据长度大于EEPROM最小存储单元，必须保证该数据的读写不被打断。
（3）现象：突然断电时，EEPROM数据偶尔会丢失。 原因：在断电时刚好在进行EEPROM写操作。
解决方法：加大电源滤波电容的容量，增加电压检测功能，当电压偏低时禁止EEPROM写入操作。
（4）现象：当大功率交流或直流电机启动或后,EEPROM里的数据自动丢失或改变。
     原因：在大功率电机启动或断开瞬间EMI干扰大。
     解决方法：
       a.避开这些时候读写EEPROM。
       b.如果无法避开这些时候，启动EEPROM写保护功能，并且每个数据都保存多个副本。
c.使EEPROM和EEPROM的DAT，CLK等信号线远离可能产生干扰的元件，并且避免形成大的环路。
      d.使用EMI抑制电路降低干扰幅度。

9.5  注意事项
单片机的断电保护虽然不是非常复杂，但是要做得好，使线路简洁、性能可靠却很不容易。下面列了几点设计时需要注意的事项。

（1）加大滤波电容的容量。单片机接收到电压监控电路送来的中断信号后，立即中断正在执行的程序，转入中断服务子程序，执行数据保护并最后使单片机和RAM进入低功耗状态。在执行中断服务程序期间，单片机上的电源还必须保持在能够正常工作的电压范围，也就是说电源VCC的跌落速度不能太快。为了达到这个目的，必须在主电源的滤波电路中，加大滤波电解电容的容量，一般应使其总电容为4700mF以上。为了缩小体积，也可以把几个电解电容器并联使用。

对于断电后数据保存在EEPROM的单片机系统，由于EEPROM的数据写入速度要比RAM慢得多，这样写同样的数据，需要的时间将会更多，因此要求主电源电压的降低速度更慢，也就是说滤波电容的容量要更大，才能保证数据安全完整地写入到EEPROM中。

（2）中断服务程序的执行速度要快。因为断电后执行断电保护中断程序期间，完全是靠滤波电容上的储电进行工作的，如果能加快中断服务程序的执行时间，将可以降低对电源滤波电路的要求，从节约成本和减少电路所占用的印制板空间来说都是非常有利的。为了加快中断服务程序的执行速度，建议采用汇编语言编写中断服务程序。

（3）中断服务程序中，往往是直接与存储器的绝对地址打交道，很容易算错地址，必须特别小心，反复验对，才能保证程序准确无误。

（4）由于电源突然断电，在断电的某一瞬间，将会出现电源将断未断，反复断开后又闭合，闭合后又断开的情景，反映在电源波形上就是有出现了许多毛剌，这些毛剌会给单片机系统造成非常强烈的干扰，严重时会导致断电保护中断程序无法正确执行，或使保护在RAM中的数据出错。为了解决这些个问题，对需要进行实时断电保护的单片机系统，在电源设计时，要比一般的单片机系统更注重抗干扰设计，必要时可以加强电源滤波、采用开关电源等方法，千方百计地提高系统的抗干扰性能，使断电保护更可靠。

kind__heart

感谢楼主分享经验           

不忘初心2020

这个分析得够专业的。

yuhua0796

谢谢楼主大爱无疆

harryhehui520

收到了深刻的启发！

jiang_168

谢谢楼主，我在设计过程中也遇到过类似的问题。