如何保證單片機(jī)上電后RAM的初始值唯一?

首先明確一個問題，我們都知道，根據(jù)RAM的特性，單片機(jī)每次上電之后RAM里面的值是隨機(jī)的。也就是說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，這個都是正常的。明確了這個基本原理之后，我們來看一下下面這個跟RAM的初始值的使用相關(guān)的一個問題。

設(shè)計出狀況

有工程師在開發(fā)的汽車娛樂系統(tǒng)中遇到了一種情況，就是他在使用RH850F1K的過程中，發(fā)現(xiàn)每次上電后RAM的值好像都是固定的。按照軟件設(shè)計的初衷，他想通過判斷RAM的值從而知道這次復(fù)位是掉電復(fù)位還是單片機(jī)內(nèi)部復(fù)位——比如“看門狗”復(fù)位。如果是掉電復(fù)位，則對RAM進(jìn)行初始化；如果是單片機(jī)內(nèi)部復(fù)位，則不對RAM進(jìn)行初始化，從而可以保持用戶之前的一些設(shè)置，比如頻道、界面信息等。

大致的設(shè)計思路和流程如下：

單片機(jī)復(fù)位后，軟件會判斷某個變量的值。如果不是0x55，就認(rèn)為這是上電復(fù)位，所有的RAM需要初始化，并把該變量的值寫為0x55；如果是0x55，就認(rèn)為這是“看門狗”復(fù)位，這時候則不改變一些變量的值，比如記錄里程相關(guān)的數(shù)據(jù)。

相關(guān)的C語言代碼如下：

if (variable != 0x55)

{

初始化所有變量;

variable = 0x55;

}

else

{

只改變部分變量的值;

}

在測試的過程中，測試工程師發(fā)現(xiàn)了一個問題：對于99%的單片機(jī)來講，上述的邏輯都是沒有問題的，但是對于個別單片機(jī)卻存在固定性的問題。

按照設(shè)計的初衷，本來我們認(rèn)為上電后RAM的值是隨機(jī)的，但是對于某些個別單片機(jī)來講，測試工程師發(fā)現(xiàn)上電后RAM的值會固定的是0x55，或者出現(xiàn)0x55的幾率非常高。

解決方法

針對這個現(xiàn)象，筆者也從單個單片機(jī)的特性方面做了解釋：首先還是回到文章最初提到的問題，根據(jù)RAM的特性，上電后RAM是任何值都是正常的，基于這個前提，我們可以說測試工程師遇到的現(xiàn)象是正常的。

那么，為什么個別單片機(jī)的RAM上電后會偏向于某個特定值呢？

半導(dǎo)體器件的設(shè)計是非常復(fù)雜的，外觀很小的一個芯片都是芯片內(nèi)部數(shù)百萬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。對于每個特定的芯片而言，其特性數(shù)據(jù)都是有一些偏好的，也包括上電后RAM的初始值，所以當(dāng)我們看每個單片機(jī)的電氣特性數(shù)據(jù)的時候，這些數(shù)據(jù)基本都是一個范圍值，而不是確定的值。

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

在工作過程中，難免會遇到過多個類似的問題，這個問題也具有一定的普遍性，除了前面提到的汽車娛樂系統(tǒng)，在車身、儀表，甚至工業(yè)應(yīng)用中的電表等都會涉及到，希望這篇文章能夠幫助設(shè)計工程師少走一些彎路。