Klawiatura i mysz Openterface MiniKVM nie działają Problemy Analiza przyczyn źródłowych

W ciągu ostatniego miesiąca wielu użytkowników zgłaszało sporadyczne problemy z Openterface, najczęściej związane z niestabilnością klawiatury i myszy. Chcemy podzielić się przejrzystym i szczegółowym technicznym wyjaśnieniem tego, co się stało, jak zidentyfikowaliśmy pierwotną przyczynę oraz co zrobiliśmy – i nadal robimy – w odpowiedzi.

Pierwsza partia produkcyjna: stabilna i dobrze przyjęta

Podczas naszej kampanii crowdfundingowej wyprodukowaliśmy pierwszą partię 4000 jednostek Openterface.
Ta partia przeszła nasz pełny wewnętrzny proces kontroli jakości, a ogólna jakość była bardzo solidna. Zgłoszono jedynie niewielką liczbę problemów, a zdecydowana większość użytkowników była zadowolona ze stabilności i użyteczności produktu.

Dało nam to pewność, że zarówno projekt sprzętu, jak i proces produkcji są prawidłowe.

Druga partia: ten sam projekt, ta sama fabryka, „te same” komponenty

Po wyprzedaniu pierwszej partii wyprodukowaliśmy drugą partię 500 jednostek Openterface MiniKVM, wyprodukowanych w tej samej fabryce i przy użyciu komponentów pochodzących od tych samych dostawców.

Jednym z kluczowych komponentów jest idealna dioda CH213K pochodząca z firmy WCH.
W Openterface MiniKVM ten komponent służy do ochrony i izolowania ścieżek zasilania USB pomiędzy stroną hosta a stroną docelową, zapobiegając prądowi zwrotnemu i niezamierzonemu wtryskowi zasilania.

W tej drugiej partii zmieniono oznaczenie sitodruku na CH213K:

• Pierwsza partia: „13 tys.”
• Druga partia: „3k10”

Ponieważ numer części, dostawca i opublikowane specyfikacje pozostały niezmienione, potraktowaliśmy to jako rutynową aktualizację partii lub oznakowania i początkowo nie uznaliśmy tego za czynnik ryzyka.

Wyniki kontroli jakości: subtelne sygnały, które łatwo było przeoczyć

Przeprowadziliśmy te same procedury kontroli jakości, co w przypadku pierwszej partii.
Ogólny wskaźnik defektów nieznacznie wzrósł, ale utrzymywał się w dopuszczalnym przez nas zakresie. Żaden pojedynczy tryb awarii nie wyróżniał się wyraźnie, a wyniki nie wskazywały na konkretny problem z komponentem lub projektem. Z perspektywy czasu ta subtelna degradacja była wczesnym sygnałem, że nie zbadaliśmy wystarczająco głęboko.

Zgłoszenia użytkowników spowodowały głębsze dochodzenie

Począwszy od zeszłego miesiąca zaczęliśmy otrzymywać coraz większą liczbę raportów od użytkowników opisujących nieprawidłowe działanie klawiatury i myszy. Godną uwagi cechą tych raportów było to, że problem wydawał się zależeć od takich zmiennych, jak:

• Komputer hosta
• Komputer docelowy
• Używany kabel USB

Ta zmienność sugerowała przypadek brzegowy ścieżki zasilania, a nie problem z oprogramowaniem sprzętowym lub protokołem USB. Dlatego rozpoczęliśmy systematyczne porównywanie wszystkich czynników, które zmieniły się pomiędzy partiami produkcyjnymi.

W wyniku tego procesu zidentyfikowaliśmy idealną diodę CH213K z oznaczeniem „3k10” jako wspólny czynnik we wszystkich urządzeniach, których to dotyczy.

Pierwotna przyczyna: małe prawdopodobieństwo, niestabilność zasilania zależna od środowiska

Dzięki pomiarom napięcia i testom porównawczym zaobserwowaliśmy następujące zachowanie:

• Jednostki wykorzystujące starszą idealną diodę „13K”:
  • Wewnętrzne napięcie USB pozostaje stabilne na wszystkich testowanych hostach, celach i kablach.
• Jednostki wykorzystujące nowszą idealną diodę „3k10”:
  • W większości przypadków napięcie wewnętrzne pozostaje stabilne i urządzenie działa normalnie.
  • Jednakże, jak wynika z raportów użytkowników i dalszych testów, niewielki procent urządzeń (w granicach ~5%) może doświadczyć wewnętrznej niestabilności napięcia w przypadku niektórych kombinacji urządzeń hosta i kabli USB.

To zachowanie jest nie deterministyczne i nie występuje konsekwentnie we wszystkich konfiguracjach, co wyjaśnia, dlaczego trudno było je odtworzyć podczas standardowych testów kontroli jakości. Niemniej jednak w naszej skali wskaźnik ten jest znaczący i wymaga natychmiastowego zbadania.

Ponieważ CH213K jest umieszczony bezpośrednio w ścieżce zasilania USB, niestabilność napięcia w tym miejscu może rozprzestrzeniać się w dół i wpływać na zachowanie USB HID, powodując sporadyczne awarie klawiatury lub myszy.

Chociaż oba komponenty są oznaczone CH213K, rzeczywiste zachowanie w różnych warunkach zasilania USB wydaje się różnić w przypadku tych oznaczeń lub wewnętrznych wersji produkcyjnych.

Walidacja: przywracanie stabilności z dodatkową pojemnością wyjściową

Aby zweryfikować naszą hipotezę, wprowadziliśmy ukierunkowaną zmianę sprzętu:

• Dodanie kondensatora 10 µF na wyjściu idealnej diody CH213K.

Dzięki zastosowaniu tego kondensatora przywrócono wewnętrzną stabilność napięcia we wszystkich wcześniej problematycznych konfiguracjach. Zachowanie klawiatury i myszy wróciło do normy, co potwierdza, że ​​problem był związany ze stabilnością zasilania, a nie spowodowany przez oprogramowanie układowe lub logikę USB.

Ponadto opracowaliśmy narzędzie do szybkiej kontroli jakości oparte na ESP32 do pomiaru Vpp (tętnienie napięcia międzyszczytowego) w jednostkach MiniKVM bez konieczności stosowania oscyloskopu. Dzięki temu nasi inżynierowie ds. kontroli jakości mogą szybko i konsekwentnie sprawdzać stabilność zasilania podczas produkcji i ponownej kontroli, nawet poza środowiskiem laboratoryjnym. Obniżając bariery w zakresie narzędzi i umiejętności w zakresie kontroli jakości napięcia, możemy dokładniej i bardziej niezawodnie sprawdzać wszystkie jednostki, w tym przypadki brzegowe, które są trudne do wykrycia wyłącznie za pomocą testów funkcjonalnych.

Co zrobiliśmy dla użytkowników, których to dotyczy

Równolegle z badaniem technicznym i naprawą skupiliśmy się na minimalizacji wpływu na użytkownika i poprawie efektywności wsparcia:

1. Międzyplatformowe narzędzie do autodiagnostyki
   Opracowaliśmy narzędzie do autodiagnostyki dla macOS, Windows i Linux. To narzędzie pomaga użytkownikom szybko określić, czy niestabilność klawiatury lub myszy ma związek z tym problemem i umożliwia bezpośrednie raportowanie wyników do nas.
   W potwierdzonych przypadkach natychmiast wysyłamy jednostkę zamienną, bez konieczności przechodzenia przez użytkowników długich procedur weryfikacji po stronie dystrybutora.
2. Przerwa w sprzedaży i proaktywna naprawa sprzętu
   Po potwierdzeniu problemu tymczasowo wstrzymaliśmy wysyłkę wszystkich istniejących zapasów. Wysyłamy nową partię zapasów, która obejmuje teraz poprawkę opartą na kondensatorach dla Crowd Supply, dzięki czemu ten mało prawdopodobny, ale realny problem nie ma wpływu na bieżącą i przyszłą sprzedaż.
3. Wsparcie techniczne na żywo dla szybszego rozwiązywania problemów
   Użytkownikom, którzy mają trudności ze zdiagnozowaniem problemu, oferujemy rozmowy na żywo w celu wspólnego sprawdzenia. Pozwala to uniknąć długiej wymiany e-maili i pozwala nam znacznie szybciej identyfikować i rozwiązywać problemy.

Wyciągnięte wnioski

To wydarzenie wzmocniło dla nas kilka ważnych lekcji:

1. Nawet jeśli numery części pozostają niezmienione, komponenty ścieżki zasilania mogą wykazywać subtelne różnice w zachowaniu pomiędzy partiami lub wersjami wewnętrznymi.
2. Niewielki wzrost wskaźników niepowodzenia kontroli jakości może być wczesnym wskaźnikiem głębszych problemów.
3. Środowiska zasilania USB znacznie się różnią w świecie rzeczywistym i trudno je w pełni odtworzyć w kontrolowanych testach.
4. Szybka pomoc między ludźmi jest tak samo ważna, jak poprawki techniczne w przypadku wystąpienia problemów.

Nasze zaangażowanie w przyszłość

Bierzemy pełną odpowiedzialność za ten problem i za to, że go wcześniej nie zidentyfikowaliśmy. Przejrzystość jest dla nas ważna i wierzymy, że nasi użytkownicy zasługują na jasne i uczciwe wyjaśnienia techniczne.

Idąc dalej, jesteśmy:

— Aktualizacja projektu sprzętu w celu poprawy marginesów stabilności ścieżki zasilania USB.

• Wzmocnienie walidacji i charakteryzacji komponentów ścieżki zasilania, nawet jeśli numery części pozostają niezmienione.
• Korzystanie z narzędzia szybkiej kontroli jakości opartego na ESP32, które umożliwia inżynierom kontroli jakości pomiar Vpp bez oscyloskopu, dzięki czemu kontrole stabilności zasilania są szybsze, bardziej powtarzalne i łatwiejsze do skalowania w całej produkcji.
• Udoskonalanie progów kontroli jakości i zasięgu testów w celu lepszego wychwytywania problemów zależnych od środowiska o niskim prawdopodobieństwie.

Jeśli uważasz, że problem może dotyczyć Twojego urządzenia lub masz pytania dotyczące konkretnej konfiguracji, skontaktuj się z nami pod adresem [email protected] — jesteśmy zobowiązani wspierać Cię i naprawiać ten problem.

Dziękujemy za cierpliwość, opinie i ciągłe zaufanie do Openterface MiniKVM.

Pozdrawiam,

Zespół Openinterface | TechxArtisan