單片機(jī)上電復(fù)位與欠壓復(fù)位的過程解析

我最近在整理單片機(jī)的復(fù)位問題，很多文獻(xiàn)都過分的集中于外部復(fù)位，特意把內(nèi)部復(fù)位的東西整理一下，我參考了很多的飛思卡爾的文檔。我一直覺得飛思卡爾的文件系統(tǒng)和它的品質(zhì)都是優(yōu)秀的，雖然目前ST的單片機(jī)很有競爭力。

① 上電復(fù)位：是由外部總線產(chǎn)生的一種異步復(fù)位，單片機(jī)電壓監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)到電源電壓VDD上升時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上電復(fù)位脈沖，由內(nèi)部計(jì)時(shí)器進(jìn)行延時(shí)后等待電源電壓上升到可以工作的電壓后，整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)就完成了上電復(fù)位。注意上電復(fù)位電路并不會(huì)檢測(cè)延時(shí)過后的系統(tǒng)電壓，如果此時(shí)的電壓低于單片機(jī)的最小工作電壓，整個(gè)上電復(fù)位就失效了。

圖所示是整個(gè)上電復(fù)位的過程，其步驟如下：

1）電源電壓VDD大于一定范圍時(shí)候，通常是1V以上的時(shí)候，單片機(jī)內(nèi)部的CMOS的邏輯電路開始運(yùn)作，這個(gè)電壓我們也稱為VOS。在這個(gè)電壓下，不管使用的何種外部振蕩器，振蕩電路將開始起作用產(chǎn)生信號(hào)。

2）隨著振蕩器的運(yùn)行，所有的內(nèi)部邏輯必須進(jìn)行初始化以保證處在正確的邏輯狀態(tài)下。

3）此時(shí)上電復(fù)位電路內(nèi)部的計(jì)數(shù)器將開始工作，一般而都會(huì)維持一定的復(fù)位周期延遲，飛思卡爾的HC08系列的復(fù)位時(shí)鐘延遲tPOR等于4096個(gè)機(jī)器周期，并且復(fù)位邏輯將維持內(nèi)部復(fù)位信號(hào)。

4） 當(dāng)持續(xù)時(shí)間大于tPOR，上電復(fù)位電路的復(fù)位邏輯將反轉(zhuǎn)并關(guān)閉上電復(fù)位電路。沒有其他復(fù)位源的時(shí)候，單片機(jī)將退出復(fù)位狀態(tài)并開始執(zhí)行的代碼。

因此如果依靠單片機(jī)內(nèi)部的上電復(fù)位完成整個(gè)過程，復(fù)位與電源電壓的上升率有很大的關(guān)系，需要確認(rèn)電壓的上升速率應(yīng)大于最小上升速率，如果不注意這點(diǎn)將造成單片機(jī)的無法啟動(dòng)，計(jì)算方法如下：

VRUN = VOS +MVDD_SLEW×4096/FOSC

其中VRUN是單片機(jī)的最小工作電壓，F(xiàn)OSC-是內(nèi)部總線頻率，MVDD_SLEW是電源電壓上升率。

② 欠壓復(fù)位：單片機(jī)內(nèi)部電壓監(jiān)控電路形成的異步復(fù)位，當(dāng)電源電壓VDD電壓小于一定觸發(fā)閾值時(shí)，發(fā)出復(fù)位信號(hào)并保持到電源電壓大于欠壓復(fù)位功能恢復(fù)電壓。欠壓復(fù)位是用來確保單片機(jī)的電源并不在有效工作電壓范圍之內(nèi)時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)位過程，使得單片機(jī)保持在正確的狀態(tài)中，欠壓復(fù)位有三個(gè)重要的參數(shù)：

1） VTR是欠壓復(fù)位功能恢復(fù)電壓，大于該電壓值的時(shí)單片機(jī)的欠壓復(fù)位狀態(tài)就結(jié)束了;

2）VTF是欠壓復(fù)位功能觸發(fā)電壓，小于該電壓值的時(shí)單片機(jī)將保持欠壓復(fù)位狀態(tài);

3） VHYS是欠壓復(fù)位的回差電壓，VHYS=VTR - VTF;這個(gè)電壓的主要目的是防止電源有噪聲干擾的時(shí)候頻繁的反彈，一般在0.1～0.2V之間。

如圖所示，欠壓復(fù)位是在電源電壓達(dá)到VTR以后，內(nèi)部的計(jì)數(shù)器才工作，因此在上電復(fù)位完成以后，欠壓復(fù)位繼續(xù)工作直至欠壓復(fù)位完成既定的延遲后，整個(gè)單片機(jī)才會(huì)退出復(fù)位狀態(tài);因此內(nèi)部引入欠壓復(fù)位電路對(duì)于解決電源電壓上升率過快和過慢的情況都有很大的幫助。需要注意的是低電壓的復(fù)位電平閾值是和供電電壓相關(guān)的，并且按照比例設(shè)定的無法更改，因此如果系統(tǒng)上不合適則需要考慮外部的復(fù)位方法。
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