MCU異常復(fù)位的問(wèn)題及處理辦法

搞單片機(jī)開發(fā)的小伙伴應(yīng)該都遇到過(guò)MCU復(fù)位的情況，可能看似什么都正常，但單片機(jī)就是容易復(fù)位，到底什么原因呢？

每一塊處理器都有復(fù)位的功能，不同處理器復(fù)位的類型可能有差異，引起復(fù)位的原因也可能有多種。

STM32的復(fù)位功能非常強(qiáng)大，可通過(guò)軟件、硬件和一些事件觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位，而且通過(guò)其復(fù)位狀態(tài)標(biāo)志可分析復(fù)位原因。該部分位于STM32的RCC（Reset and Clock Control）模塊。

STM32 復(fù)位介紹

1. 系統(tǒng)復(fù)位

除了RCC的復(fù)位標(biāo)志和備份域中的寄存器外，系統(tǒng)復(fù)位會(huì)將其它全部寄存器都復(fù)位為復(fù)位值。

產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位事件：

• NRST 引腳低電平
• 窗口看門狗計(jì)數(shù)結(jié)束
• 獨(dú)立看門狗計(jì)數(shù)結(jié)束
• 軟件復(fù)位
• 低功耗管理復(fù)位

• 上電/掉電復(fù)位或欠壓復(fù)位
• 在退出待機(jī)模式時(shí)

3. 復(fù)位電路簡(jiǎn)圖

由上圖可以看出來(lái)，NRST引腳、看門狗等各種事件最終都能引起系統(tǒng)復(fù)位。

STM32 內(nèi)核和系統(tǒng)復(fù)位

上章節(jié)站在STM32整體層面講述了產(chǎn)生復(fù)位的多種事件，本章節(jié)進(jìn)一步描述STM32的內(nèi)核和系統(tǒng)復(fù)位。

STM32由內(nèi)核（如：Cortex-M4）和各種片內(nèi)外設(shè)（如UART）資源組成，其中軟件復(fù)位可指定是內(nèi)核復(fù)位還是系統(tǒng)復(fù)位。

（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）

1. 內(nèi)核復(fù)位

在Cortex-M內(nèi)核文檔中大概有這樣的描述：通過(guò)設(shè)置 NVIC 中應(yīng)用程序中斷與復(fù)位控制寄存器(AIRCR)的VECTRESET 位，可只復(fù)位處理器內(nèi)核而不復(fù)位其它片上設(shè)施。

也就是說(shuō)，這樣操作只復(fù)位Cortex-M內(nèi)核，不會(huì)復(fù)位UART這些片內(nèi)外設(shè)。

內(nèi)核復(fù)位函數(shù)（參考內(nèi)核代碼修改而來(lái)）：

void NVIC_CoreReset(void){ __DSB(); SCB->AIRCR  = ((0x5FA << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos) | (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) | SCB_AIRCR_VECTRESET_Msk);       //置位 VECTRESET __DSB(); while(1) { __NOP(); }}

2. 系統(tǒng)復(fù)位

軟件復(fù)位中的系統(tǒng)復(fù)位操作的寄存器位（SYSRESETREQ）不同，復(fù)位的對(duì)象為整個(gè)芯片（除后備區(qū)域）。

系統(tǒng)復(fù)位函數(shù)：

void NVIC_SysReset(void){ __DSB(); SCB->AIRCR  = ((0x5FA << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos) |  (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |  SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk);     //置位 SYSRESETREQ __DSB(); while(1) { __NOP(); }}

STM32 復(fù)位來(lái)源

為了方便軟件工程師調(diào)試和查找（復(fù)位）問(wèn)題，STM32設(shè)計(jì)有個(gè)狀態(tài)寄存器保存了各種復(fù)位來(lái)源的狀態(tài)。

如下圖所示（具體請(qǐng)查閱參考手冊(cè)）：

STM32 引起異常復(fù)位的原因

上面講述了引起復(fù)位的事件有多種，本章節(jié)將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，描述常見(jiàn)引起復(fù)位的原因及解決辦法。

原因一：NRST引腳電平被拉低引起復(fù)位

有些特殊環(huán)境，特別是大型工廠，外界或內(nèi)部會(huì)使電源產(chǎn)生干擾信號(hào)，使STM32的NRST引腳電平被拉低，從而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位。

分析原因：NRST引腳電平拉低20us就會(huì)引起系統(tǒng)復(fù)位，電源上一個(gè)紋波，或者外部靜電都會(huì)引起電源被拉低20us。

解決辦法：電源濾波、使用隔離電源、添加屏蔽措施等。

原因二：欠壓引起復(fù)位

有些產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初沒(méi)有綜合計(jì)算負(fù)載（與STM32同電源），因負(fù)載過(guò)大，使其欠壓，從而導(dǎo)致復(fù)位。

分析原因：STM32除了上電和掉電復(fù)位之外，絕大部分STM32還有一個(gè)欠壓復(fù)位，當(dāng)電源電壓 (VDD) 降至所選 VBOR 閾值以下時(shí)，芯片將復(fù)位。

解決辦法：選擇負(fù)載更大的電源、通過(guò)軟件配置合理的欠壓值VBOR。

原因三：數(shù)字、模擬電源地壓差引起復(fù)位

有工程師將VSS 和 VSSA之間使用一個(gè)幾歐，甚至幾十歐的電阻連接，有時(shí)候（有大電流經(jīng)過(guò)地線）就會(huì)因?yàn)殡娫吹氐膲翰顚?dǎo)致芯片（電源）復(fù)位。

分析原因：我們比較關(guān)注 VDD 和 VDDA 的關(guān)系，但忽略了 VSSA 和 VSS 壓差需要小于 50mV這一點(diǎn)（具體可以看數(shù)據(jù)手冊(cè)）。如果有大電流的情況，則會(huì)引起電源地存在壓差。

解決辦法：盡量使用完全連接地的方式處理，比如0歐電阻，或者隔離電源。

原因四：看門狗超時(shí)喂狗引起復(fù)位

有不少工程師設(shè)計(jì)低功耗產(chǎn)品時(shí)，使用了看門狗，但是他們往往忘記了芯片睡眠模式不能停止喂狗，從而導(dǎo)致看門狗復(fù)位。

分析原因：STM32進(jìn)入睡眠之后，看門狗依然繼續(xù)在工作，如果不及時(shí)喂狗，芯片會(huì)產(chǎn)生看門狗復(fù)位。

解決辦法：進(jìn)入睡眠之前設(shè)置更長(zhǎng)的喂狗時(shí)間，同時(shí)不定期喚醒芯片進(jìn)行喂狗。