ESP-WROOM-32を使ってみる5 -ESP-WROOM-32が物故割れた！１！１！！-

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ESP-WROOM-32はとっくに飽きてしまったの筈なのですがKimio Kosaka氏のブログ
にてとてもとても気になるエントリを見つけました。

以下引用

色々なタイミングでのプログラムの書込みをやっていたら…ESP32挙動不審な動作を
はじめ、” flash read err, 1000 “が出現しプログラムの書き込みにエラーが
発生するようになった。

引用終り

もう一つ、wakwak_koba氏のブログでも････
以下引用
WiFi.h を include するだけで、漏れなく halt してしまう ESP32 に成り果ててしまいました(涙)
やったことは、2.2〜2.8V 付近の電圧で起動と停止を繰り返しただけ。(それぞれ数秒ずつ置いて)
電源の逆接とかハード的なミスならば自業自得で諦めますが、仕様範囲内の電圧で起動しなくなるってのはどうよ。
動作中に電圧を弄ったとは言え、Δ0.1V/秒 くらいの、超ゆっくりな操作だったのに。
（ハードな試験をしていたわけでもなく、実運用中にも起きえる程度の動作条件下で壊れた）

引用終り

やっぱりねねむいさんそう思ったんですよぅ電源がドロップして動作保障電圧の2.2V
どころか3.0V以下になると何か変な動作になるんじゃないの･･･って


両氏に共通する事象はESP-WROOM-32が意図せず不可逆変化を起こした
ことに尽きます…！！


ESP-WROOM-32のメインチップESP32にはeFUSEと呼ばれるメモリ領域があり、ここに
MACアドレスやChipのID、さらにJTAGやSDIOの使用可・不可を設定できるように
なっています。AVRのヒューズビットやKinetisのFSEC領域のようなものですね。

これが何らかの原因(SPIフラッシュ書き込み時の急なドロップ・電源断)で不意に
書きかえれてしまうとヤバイ方向に転がってしまうのではないかと考えました。
何か電源の不安定な変化でeFUSEの秘孔を突いてしまうのではないか･･･ﾄ･･!ﾋﾟﾌﾟｰ


Kosaka氏はESP-IDFv2(もうv2になってるのか)にあるespsecure.pyなるpythonスクリ
プトで復帰を試みました。ねむいさんもまずは健康な状態のESP-WROOM-32のeFUSEの
値を読み出しました。eFUSEの値は下のコマンドでパースされます(COM3の場合)。
ねむいさんの解説を読んでESPTOOLのパスは通しておいてください。
また、全てUARTブートモード下の操作となります。
espefuse.py --port COM3 summary


まだ健全なモジュールなので全部ゼロになってますね〜
Flash encryption mode counter の値は0です。


さて、ここからESP-WROOM-32を潰しにかかります！！
基本のLチカのプログラムを書き込んでる最中に給電元のUSBのケーブルごと引っこ
抜いて書き込みを故意に失敗させまくります。
この時は上記のようなエラーになります。昔はPCごとお堕ちてたもんだ〜。


ちがう･･･これじゃない･･･
強化した電源ラインが仇になったのかなかなか事象が再現しません･･･
試行すること2時間と20分･･･


―――――――――！
秘孔突いた！ﾃｰﾚｯﾃｰ
(flash read err, 1000)ってメッセージで無限ループしてます。
(実際はhaltがかかってその後ウオッチドッグリセットで無限ループにみえる)
たしかにSPI-ROMの書き換えが出来ないです･･･
20170220追：
Kosaka氏と同じエラーメッセージ出てますが氏の元で発生した不具合は
ねむいさんとこと違ってSPI-ROM完全破壊状態のようです…☠
そんな故障モードもあるのか…
20170220追：

20170521追：
Facebookで私の記事に対し｢eFUSEのプロテクト外したから化けたんじゃね？｣
という指摘がありましたが私は何も触ってないまっさらの状態で試しこの
現象を確認しました。SPIROMの書き込み動作中の電源断で何故eFUSEが化けたか
は深いところまで調査を詰めてないので保障は出来ませんが中途半端に低い
電源電圧がその原因の一つにあることは間違いないです。

逆に言うと電源さえしっかりしてたらeFUSEが化ける確率をゼロに近い値まで
大幅に引き下げる事が出来るのですが････
ねむいさんが何故ADP3338選んだかを無視して｢***さん(←何故か別の人)お勧めの
ADP3338とか値段高いから中華通販で買った1117系のLDO使いました（＾＾）
高価なLDO使わなくても大丈夫だと"思います"｣とか言う人まで出る始末で
ちょっと頭痛がしてきましたがなんというかmgo-tecさんのブログで私がコメント
した通りの展開になってきてますがまぁ売り物作るわけじゃないから自己責任の
範囲で当人が満足すればそれでいいんじゃないかな〜と思います♨
尤も本当に困って私に泣き付いたときにはESP8266の時も遭遇しましたが私は
何聞かれても｢馬鹿野郎｣としか返答しませんのであしからず。
ていうかこのwifiモジュール関連はどうもいつもと違う客層であんまし素性が
よろしくない山師みたいな輩や連中ばっかりわらわら寄ってくるので以後は
一切のご意見無用といきたいところです☠
20170521追：


ここで落ち着いて復活の呪文を唱えます
espefuse.py --port COM3 burn_efuse FLASH_CRYPT_CNT


Flash encryption mode counter の値は1→3になりました。


makeの際にsdkconfigのsecure boot configurationの項目でdisable encryptionに
なってることをしっかり確認してビルドしなおします。



やった！書けた！もちろんLEDは再び点滅をするようになりました。
無事復帰しました･･･



･･･といいたいところですがこの復帰動作は何度も出来るわけではなく制限があり、
Flash encryption mode counter の値が7の状態でもう一度復活の呪文をとなえたら
秘孔が炸裂して"Bricked(ひでぶ)"してしまいます。お前はもう死んでいる

ねむいさんの英語力は中学生レベルですのでかなり怪しいですが原文を読む限りは
復活の呪文を3回となえたら4度目はないと思ったほうがよいですね。

公式のgithubやESP32のForumでも話が持ち上がっていますが結構な確率で意図せずに
この状態に入ってしまうのでしょうか？？？ねむいさんも"電ぶち"で再現させまし
たがこれ貧弱な電源使って書いた貼ったしてると秘孔突き捲ってしまうのでは･･･
とくにVCCが2V付近でうろちょろするような状態がかなりやばそうです。
･･･
でもまぁいっか！あと半年くらい待てば安定するでしょう･･･
それまでSTM32F7で遊びますよぅ！








新しい事が分かったらちゃんと追記修正していきますか怒らないで〜♥

STM32F7を使ってみる15 -工業用SDカードからSMART情報をスマートに読み出そう-

あれ？ESP-WROOM-32が秋月から発売されて絶好のチャンスなのに
ESP-WROOM-32の記事書かないのですって？
あああれね…去年の時点で飽きました･･･今更になって弄ってるとか時代遅れ
ですよぅ！(挑発


今回はS.M.A.R.T.(以下SMARTと記載)対応のSDカードからSMART情報を読み出して
みます。別にF7じゃなくてもよいのですけど次回以降のネタに繋がる内容なので
しばし御静観願います。
今回もSTM32F746G-Discoveryを使います。

工業用のSDカードの中にはSSDやHDDのようにSMARTの情報が取れる希有なものが
存在しております。残念ながら一般に購入出来る民生向けSDカードではその
ような機能は搭載されておらず、SMART対応どころか工業用SDカードも入手が
ごく限られております。もちろん値段も民生品に比べ極めて高価です。

なんで高価かと言うとカードの動作に関する"信頼性"を保証しているからに
つきます。皆さんご存知の通り2017年現在市販で流通しているSDカードは明記が
無い限りはTLCタイプのNANDフラッシュメモリが使用されており、TLCという
のはSLCやMLCに比べて大容量が取れる割にデータ保持のための寿命が短い、
また書き換えできる回数も極端に短いという代物となっております。

一方工業用SDカードは4GB以下はSLC,それ以上の容量でもMLCを保証しており
(容量を犠牲にして疑似的にSLC風の動作をするpSLCやaMLCなんで奴もありますが)
さらにSDカード内コントローラのファームウェアもデータ保護に特化した
特別となっております。たとえばECCチェック機能とかパワーダウン
プロテクションとかオートリフレッシュ機能とかバッドブロックマネージメント、
ダイナミック+スタティックウエアレベリング等々いろいろありますが、実は
これTLCカードを世に出すために必須の技術でそれが耐久性がもともと高い
SLCやMLCを使用した工業用製品にフィードバックされて最強に強まった
信頼性を謳うわけです。

というわけでこれらの機能実装は最早当たり前となった今、カードの健康情報を
把握するための機構を仕込む事が新たな付加価値として注目されており、
各社でSMARTもしくは独自の寿命診断を組み込んだ工業用SDカードが販売
されております。


で、われわれホビイストが問題となるのはその工業用SDカードの入手から
始まりさらにSMART情報を取得するための"情報"を入手し利用せしめるまでに
多くの壁があることです！

まずDigikeyやmouser,RSの海外在庫くらいからしか工業用カードの入手法が
日本国内からではまず困難で、さらにSMART対応と謳っていてもカタログの
隅っこに(※オプション対応)とか書いてあったりして高い金出して購入したのに
目当てのSMART機能が実は搭載されてなかったとか悲惨なことがほとんどです。

それでやっと入手にこぎつけたとしてもSMART情報を取得するための手段や
ツールは公開されておらずメーカに直接問い合わせることになりますがほとんどの
場合対企業間の問い合わせにしか対応してなかったり(もちろん個人事業主として
問い合わせてもTHE・シカト)、SDAのライセンスに加入していないと情報を
渡すことができないよなどつっけんどんの反応しかもらえません。

ねむいさんも方々に手を尽くしましたが個人レベルではなしのつぶてて困り果て
ていましたが灯台下暗し、DELKINというメーカの工業用SDカードを扱っている
代理店が日本国内に存在しておりました。こちらは在庫があれば
一枚から対応(無ければ受注生産20枚単位)というホビイストにもうれしい
対応でしたので早速1GB品を注文し、ゲッツしました。



でかいDELKIN箱に小さいMicroSDが対照的です。


今となっては微々たる容量の1GB、見た目も普通のMicroSDカードですが…
このDELKINのU331というシリーズは中身は某粉飾決算にチャレンジしたおかげで
倒産寸前の日本メーカのSLC型NANDフラッシュが使用されております！
なにルネサスより先に死んでんだよ東芝！！１１！１１！！１！！！！！！
動作温度範囲もやたらと広くて-40~+85度まで保証しております。

ひとまずUSB接続のカードリーダーに接続してパフォーマンスを見てみました

規格的には"2GB以下のSDSC"に位置するカードなのでUHS-1とかには対応しておらず
理論上最大でも25MB/Secの転送スピードとなりますがマイコンで使用する限りでは
ハイスピードモード(最大SCLK=50MHz)に対応さえしてれば全く問題ないです。


SMART情報をPC経由で取得するために"USBカードリーダ"を用いて
"DELKIN DashBoard"なるアプリケーションを使用する必要があります。
ねむいさんの持っているTranscend製のUSB3.0カードリーダーは無事に
SMART情報を読み出すことができました。やったぜ！
どういう理屈でSMART読み出してるかしらないけど(伏線)

ちなみに"DELKIN DashBoard"の動作保証しているDELKIN製カードリーダーは
上記のねむいさんのもってるTranscendのと全く同じチップが使用されてます。


お次はSTM32を使って動作させてみます。

FatFs module test terminal for STM32F427IIT6

LFN Enabled, Code page: 932

AppVersion : W.I.P

Build Date : Dec  6 2016

>fg piano

rc=0 FR_OK

>fo 1 ftbt.mp3

rc=0 FR_OK

>fr 132949600

132949600 bytes read with 14338 kB/sec.

>ds 0

rc=0

Drive size: 1947648 sectors

Erase block size: 8192 sectors

Default r/w block size: 512 bytes

Card type: SDv2(Byte)

SpeedMode: HighSpeedMode(51.43MHz)

DataBusWidth: 4bit



CSD:

00000000  00 5E 00 32 5B 59 A3 B6 FF FF FF 80 0A 40 00 6D .^.2[Y.......@.m

CID:

00000000  58 44 44 44 44 49 4E 43 30 6D 6D D4 59 01 0C 49 XDDDDINC0mm.Y..I



Parsing SD CID Register

Manufacturer ID    :0x58

OEM/Application ID :DD

Product Name       :DDINC

Product HwRev      :3

Product SwRev      :0

Serial Number      :0x6D6DD459

DateCode.Month     :12

DateCode.Year      :2016



OCR:

00000000  80 FF 80 00 ....

SD Status:

00000000  80 00 00 00 00 00 00 28 03 03 90 02 00 AB 00 00 .......(........

00000010  00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................

00000020  00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................

00000030  00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ................

SCR:

00000000  02 25 80 00 01 00 00 00 .%......



Parsing SCR

SD Spec Version    :2

SD Spec Version 3  :1

SD Spec Version 4  :0

SD Spec Version X  :0

SD Security        :2

SD Bus Width       :5



SD_Spec V3.0x!

Detected as SDSC Card!

Available NS(or HS) Mode Only.

>

先ずはいつものでSDカードの情報を読み出してみました(これだけSTM32F429を使用)
2016年製！
ATPの工業用カードでもそうでしたが現在はW/R性能はSDカード内コントローラの
ファーム次第なのでSLCとはいえ転送速度がめちゃくちゃ早いとは言えません。
どちらかと言うとSLCを使う理由は速さよりもデータの確実性を求める方向に概念が
遷移していると感じます。


そしてついにSTM32F7-Discoveryを使いSMART情報の読み出しに掛かります！
このDELKINのカードはSDカードに昔から存在するCMD56という"汎用コマンド"を
用いてSMART情報の取得を行います。SMART情報を取得する方法は各社バラッバラで
門外不出の所もありますがDELKINは"CMD56でSMART採れるYO!"と公言している
ためかなりフレンドリーと感じます。

この"CMD56"は引数によってデータの受信送信を変えることができるコマンドで
CMD17等のシングルブロック転送と同様最小512Byte単位でやり取りをおこないます。
DELKINカードにおいては特別な引数で、ある一定の順番で、CMD56の送受信動作を
行うことにより目的とするSMARTの情報を得ることができました。


↓


DelkinDashboardとCMD56で読みだしたSMART直値をUARTに吐かせて値の
比較です。カードに何らかの書き込み動作を行うと電源再投入時にDashboardの
"TotalPowerupCount"に相当するSMART直値が更新されているので正しく
SMARTが読めていると判断しました。
ところで具体的にどうやってCMD56投げたのと知りたい方がいると思いますが
対価を払って得た情報ゆえこのぶろぐ上で詳しく公表できません
が…
…おや？このデータシートDELKINと関係ないのになんだかそっくりだー(棒読み


詳しくは言えませんが512バイト分のSMART情報のフッタに相当する部分の
データがCIDの情報と一致しておりました。何かのvalidationに使うので
しょうか???????(棒読み
まぁあまり重要な情報ではないでしょう(伏線




このDELKINカードを選んだ理由は拙作のSTM32Primer2を使ったGNSSロガーの
信頼性向上につきます。一度Primer2の筐体中に組み込んでしまうと構造上
ケースの中にカードが封印されてしまうため簡単に取り出せなくなるのでSDカードの
寿命診断を何らかの形で外部から行いたいと思いSMARTが取れるカードを選んだ…
と言う経緯です。
次回のちょっとネタバレになりますがこのGNSSTrackerのマスストレージモード
でもDelkinDashboardを使いSMARTの取得に成功しています。
なんでCMD56発行してないのにSMART採れるんでしょうね(意味深


願わくばSMARTを利用した寿命診断機能がSDAで正式に規格化され、民生用の
SDカードでも気軽に寿命診断できる素敵な時代が来るようになることを願います。

だからSDAの中の人のPanasonicさん頼みますよ！
なぜか不自然なくらいﾊﾟﾅ推しのねむいさん。






ここでねむいさんFAQ特別編
Q:ねむいさんねむいさん、確実にSLCのカードを見極める方法を教えてくださいっ！
A:
　SLCってカードにでかでかと書いてあるカード選べばＯＫです☆

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