Durante o funcionamento de 5 min, tudo funcionou perfeitamente, ou foi habilitado alguma subrotina depois dos 5 min que travou tudo?
Tive um caso similar quando eu tinha uma placa de prototipo cheia de fios, depois de alguns tempo travava o Atmega16 apos funcionamento normal, só voltava a funcionar via Reset. O codigo já tinha revisado e nao encontrava problemas, e tinha incluido varias rotinas de debug para ver onde parava a MCU.
Foi resolvido o problema quando fiz uma fonte melhor com regulador linear, por segurança, antes usava uma fonte chaveada de 5V, mesmo vendo no osciloscopio, nao via quanquer tipo de interferencia na linha de 5V, e eliminado o monte de fios da placa prototipo.
Analisando as rotinas de Debug, via que a MCU entrava em pane quando acionava com frequencia o porto I2C ou serial, isso irradiava interferencias no MCU.
Parecia problema paranormal, como o Fandango disse...
E outra coisa, a quantidade de capacitores ceramicos e eletroliticos nas duas placas era a mesma, não era isso a causa do problema.
Analise o codigo gerado e a disposição dos componentes na PCI.
