復(fù)位電路的作用是什么

什么是復(fù)位

單片機(jī)復(fù)位電路的作用是：使單片機(jī)恢復(fù)到起始狀態(tài)，讓單片機(jī)的程序從頭開始執(zhí)行，運(yùn)行時(shí)鐘處于穩(wěn)定狀態(tài)、各種寄存器、端口處于初始化狀態(tài)等等。目的是讓單片機(jī)能夠穩(wěn)定、正確的從頭開始執(zhí)行程序。

為什么要加復(fù)位?

數(shù)字電路中寄存器和 RAM 在上電之后默認(rèn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)是不確定的，如果有復(fù)位，我們可以把寄存器復(fù)位到初始狀態(tài)，RAM 的數(shù)據(jù)可以通過復(fù)位來觸發(fā) RAM 初始化

程序邏輯如果進(jìn)入了錯(cuò)誤的狀態(tài)，通過復(fù)位可以把所有的邏輯狀態(tài)恢復(fù)到初始值，如果沒有復(fù)位，那么邏輯可能永遠(yuǎn)運(yùn)行在錯(cuò)誤的狀態(tài)。(一些簡單的IC芯片沒有看門狗電路，就需要外部復(fù)位)

好的，通過上面兩段話，你了解了復(fù)位電路的作用以及為什么要加復(fù)位電路

正常單片機(jī)和IC芯片復(fù)位都是有一個(gè)Reset引腳，給復(fù)位引腳通一定時(shí)間的高/低電平就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位

典型的51單片機(jī)當(dāng)RST復(fù)位腳持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平就將復(fù)位

像我們常用的STM32F1系列 ，查閱手冊得知復(fù)位引腳需要持續(xù)20us以上的低電平，就可完成復(fù)位

復(fù)位電路的簡單與復(fù)雜

復(fù)位電路，所有的數(shù)字電路系統(tǒng)中都存在，但是以筆者二十年經(jīng)驗(yàn)看，不管是芯片原廠的工程師，還是電路系統(tǒng)廠家的工程師，鮮有人理解電路系統(tǒng)的復(fù)位作用，能真正理解，并恰當(dāng)設(shè)計(jì)復(fù)位電路的，難得一見。

很多人，覺得這個(gè)復(fù)位電路的作用太明確了，復(fù)位電路不就是對芯片復(fù)位嗎，哪有什么復(fù)雜的呢?

作用1：也是最簡單的一個(gè)，就是復(fù)位系統(tǒng)上的芯片。

對芯片來說，復(fù)位的需求很簡單，就是幾ns或者幾ms的低電平即可，如下圖，某芯片的復(fù)位要求，上電完成后32個(gè)clock，這是多么簡單的要求，一個(gè)RC復(fù)位即可。甚至很多芯片無需復(fù)位要求，內(nèi)部都有POR電路，無須外部復(fù)位，就可以正常工作。

所以，很多人在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，就簡單的在系統(tǒng)上電時(shí)，輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，將整個(gè)系統(tǒng)里面有復(fù)位要求的芯片復(fù)位一遍，就算完成了。也許這樣設(shè)計(jì)也沒有什么問題，但是在一些復(fù)雜。

作用2，復(fù)位可以用于修復(fù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障自愈。

我們在系統(tǒng)遇到問題時(shí)，經(jīng)常會(huì)按復(fù)位按鈕，來重啟系統(tǒng)，從而達(dá)到修復(fù)系統(tǒng)的目的。

一些偶發(fā)性的故障，如軟件出現(xiàn)異常掛死或者電源受到異常干擾，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入故障狀態(tài)，這時(shí)，通過復(fù)位就可以消除，這類復(fù)位有很多種。

1、看門狗復(fù)位

通過硬件心跳信號(hào)，或消息心跳信號(hào)，來監(jiān)控某個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)掛死時(shí)，對其進(jìn)行復(fù)位;

2、低電壓復(fù)位

當(dāng)電壓異常低落時(shí)，對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，很多復(fù)位芯片都具有電壓監(jiān)控功能，也有部分MCU有LVR功能，可以配置電壓跌落到多少時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)。

下面是某款MCU的POR和LVD功能描述，用于實(shí)現(xiàn)LVR。

3、時(shí)鐘異常復(fù)位

通過時(shí)間檢測芯片，或者FPGA來對關(guān)鍵時(shí)鐘進(jìn)行檢測，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位;

4、軟件復(fù)位模塊

通過軟件對某些通信通道，或者功能模塊進(jìn)行故障檢測，當(dāng)檢測到通信通道異常，或者模塊異常時(shí)，對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。如IIC通道讀寫檢測，存儲(chǔ)空間某些算法的讀寫檢測。

熟練理解上述復(fù)位功能，并實(shí)施相應(yīng)的復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，會(huì)讓你的電子系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。

作用3，也是系統(tǒng)中復(fù)位電路的真正作用，就是在整個(gè)系統(tǒng)(注意是系統(tǒng)，而不是芯片)處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，通過復(fù)位使整個(gè)系統(tǒng)處于一種可控狀態(tài)。

這里以幾個(gè)具體產(chǎn)品來說明復(fù)位的這個(gè)真正作用。

一個(gè)由外部插拔電源適配器供電的產(chǎn)品，內(nèi)部有法拉電容作為掉電保護(hù)電源，當(dāng)插入外部電源時(shí)，開機(jī)，當(dāng)拔掉外部電源時(shí)，關(guān)機(jī)。電路設(shè)計(jì)，電源由PMIC給出，所有電源輸出后，PMIC又輸出復(fù)位信號(hào)，給整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。

這個(gè)電路系統(tǒng)復(fù)位，看似沒有問題，但是實(shí)際上，就是沒有考慮到電源入口插入時(shí)電源接觸上造成電源抖動(dòng)的這種不可控狀態(tài)，所以會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。

問題分析如下：

當(dāng)用戶插入電源時(shí)，由于電源抖動(dòng)，時(shí)而連接，時(shí)而斷開，造成PMIC輸出電源跌落，CPU掛死，但這個(gè)電源跌落并不會(huì)導(dǎo)致復(fù)位輸出為低，所以CPU掛死無法解除。

用戶保持一段時(shí)間后，看到無法啟動(dòng)，拔出適配器，法拉電容被充電，可以維持PMIC輸出，CPU繼續(xù)保持掛死狀態(tài);

用戶拔出1~2秒后，又插入電源適配器，供電又被維持，不會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位，CPU繼續(xù)掛死;

就這樣，一旦出現(xiàn)問題，用戶反復(fù)這樣插拔，系統(tǒng)始終處于掛死狀態(tài)無法解除。其根本原因，就是系統(tǒng)復(fù)位沒有考慮到插拔電源這種異常狀態(tài)，并使系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)。

其實(shí)這種類似的產(chǎn)品非常常見，我們的手機(jī)就是這種情況，不過不是法拉電容，而是電池，當(dāng)手機(jī)沒有電，插拔USB充電時(shí)，以前的手機(jī)，也許就遇見過這種故障。當(dāng)然現(xiàn)在可能采用多種方式規(guī)避了，比如充電時(shí)電池電量低于10%，都控制不能開機(jī)。

不過在工業(yè)控制類產(chǎn)品，沒有使用鋰電池，而是大量使用法拉電容(用于掉電時(shí)保持某些配置)，基本都是這種供電架構(gòu)，而且要求插電必須開機(jī)，這樣復(fù)位電路就是有問題的。大家可以想想怎么去修改這個(gè)復(fù)位設(shè)計(jì)。

無獨(dú)有偶，在車載類產(chǎn)品，方案如下：

MCU采用RC復(fù)位，MCU輸出復(fù)位給SOC，也有法拉電容，由于MCU電源在啟動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)振蕩，導(dǎo)致MCU掛死，系統(tǒng)無法啟動(dòng)，更嚴(yán)重的是由于啟動(dòng)時(shí)，沒有對MCU復(fù)位，導(dǎo)致MCU內(nèi)部程序損耗，產(chǎn)品需要返廠才能維修。

這類產(chǎn)品，之所以出現(xiàn)這種故障，都是因?yàn)閷ο到y(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，缺乏深入的理解而導(dǎo)致的，這些設(shè)計(jì)即存在芯片原廠的demo設(shè)計(jì)，也存在系統(tǒng)廠商的設(shè)計(jì)中。