STM32学习笔记|引起电源和系统异常复位的原因

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每一块处理器都有复位的功能&＃xff0c;不同处理器复位的类型可能有差异&＃xff0c;引起复位的原因也可能有多种。

STM32的复位功能非常强大&＃xff0c;可通过软件、硬件和一些事件触发系统复位&＃xff0c;而且通过其复位状态标志可分析复位原因。该部分位于STM32的RCC&＃xff08;Reset and Clock Control&＃xff09;模块。

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STM32 复位介绍

对于STM32来说&＃xff0c;复位通常分为三种类型&＃xff1a;系统复位、电源复位和备份域复位。本文结合STM32F4描述系统和电源复位的内容。

1. 系统复位

除了RCC的复位标志和备份域中的寄存器外&＃xff0c;系统复位会将其它全部寄存器都复位为复位值。

产生系统复位事件&＃xff1a;

• NRST 引脚低电平

• 窗口看门狗计数结束

• 独立看门狗计数结束

• 软件复位

• 低功耗管理复位

2. 电源复位

除备份域内的寄存器以外&＃xff0c;电源复位会将其它全部寄存器设置为复位值。

产生电源复位条件&＃xff1a;

• 上电/掉电复位或欠压复位

• 在退出待机模式时

注&＃xff1a;备份域具有特定的复位&＃xff0c;其复位仅作用于备份域本身&＃xff08;本文暂不讲述备份域复位&＃xff09;。

3. 复位电路简图

由上图可以看出来&＃xff0c;NRST引脚、看门狗等各种事件最终都能引起系统复位。

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STM32 内核和系统复位

上一章节站在STM32整体层面讲述了产生复位的多种事件&＃xff0c;本章节进一步描述STM32的内核和系统复位。

STM32由内核&＃xff08;如&＃xff1a;Cortex-M4&＃xff09;和各种片内外设&＃xff08;如UART&＃xff09;资源组成&＃xff0c;其中软件复位可指定是内核复位还是系统复位。

&＃xff08;图片来源网络&＃xff09;

1. 内核复位

在Cortex-M内核文档中大概有这样的描述&＃xff1a;通过设置 NVIC 中应用程序中断与复位控制寄存器(AIRCR)的VECTRESET 位&＃xff0c;可只复位处理器内核而不复位其它片上设施。

也就是说&＃xff0c;这样操作只复位Cortex-M内核&＃xff0c;不会复位UART这些片内外设。

内核复位函数&＃xff08;参考内核代码修改而来&＃xff09;&＃xff1a;

void NVIC_CoreReset(void)
{__DSB();SCB->AIRCR &＃61; ((0x5FA <AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |SCB_AIRCR_VECTRESET_Msk);       //置位 VECTRESET__DSB();while(1) { __NOP(); }
}


2. 系统复位

软件复位中的系统复位操作的寄存器位&＃xff08;SYSRESETREQ&＃xff09;不同&＃xff0c;复位的对象为整个芯片&＃xff08;除后备区域&＃xff09;。

系统复位函数&＃xff1a;

void NVIC_SysReset(void)
{__DSB();SCB->AIRCR &＃61; ((0x5FA <AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) | SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk); //置位 SYSRESETREQ__DSB();while(1) { __NOP(); }
}


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STM32 复位来源

为了方便软件工程师调试和查找&＃xff08;复位&＃xff09;问题&＃xff0c;STM32设计有个状态寄存器保存了各种复位来源的状态。

如下图所示&＃xff08;具体请查阅参考手册&＃xff09;&＃xff1a;

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STM32 引起异常复位的原因

上面讲述了引起复位的事件有多种&＃xff0c;本章节将结合实际应用&＃xff0c;描述常见引起复位的原因及解决办法。

原因一&＃xff1a;NRST引脚电平被拉低引起复位

有些特殊环境&＃xff0c;特别是大型工厂&＃xff0c;外界或内部会使电源产生干扰信号&＃xff0c;使STM32的NRST引脚电平被拉低&＃xff0c;从而导致系统复位。

分析原因&＃xff1a;NRST引脚电平拉低20us就会引起系统复位&＃xff0c;电源上一个纹波&＃xff0c;或者外部静电都会引起电源被拉低20us。

解决办法&＃xff1a;电源滤波、使用隔离电源、添加屏蔽措施等。

原因二&＃xff1a;欠压引起复位

有些产品在设计之初没有综合计算负载&＃xff08;与STM32同电源&＃xff09;&＃xff0c;因负载过大&＃xff0c;使其欠压&＃xff0c;从而导致复位。

分析原因&＃xff1a;STM32除了上电和掉电复位之外&＃xff0c;绝大部分STM32还有一个欠压复位&＃xff0c;当电源电压 (VDD) 降至所选 VBOR 阈值以下时&＃xff0c;芯片将复位。

解决办法&＃xff1a;选择负载更大的电源、通过软件配置合理的欠压值VBOR。

原因三&＃xff1a;数字、模拟电源地压差引起复位

有工程师将VSS 和 VSSA之间使用一个几欧&＃xff0c;甚至几十欧的电阻连接&＃xff0c;有时候&＃xff08;有大电流经过地线&＃xff09;就会因为电源地的压差导致芯片&＃xff08;电源&＃xff09;复位。

分析原因&＃xff1a;我们比较关注 VDD 和 VDDA 的关系&＃xff0c;但忽略了 VSSA 和 VSS 压差需要小于 50mV这一点&＃xff08;具体可以看数据手册&＃xff09;。如果有大电流的情况&＃xff0c;则会引起电源地存在压差。

解决办法&＃xff1a;尽量使用完全连接地的方式处理&＃xff0c;比如0欧电阻&＃xff0c;或者隔离电源。

原因四&＃xff1a;看门狗超时喂狗引起复位

有不少工程师设计低功耗产品时&＃xff0c;使用了看门狗&＃xff0c;但是他们往往忘记了芯片睡眠模式不能停止喂狗&＃xff0c;从而导致看门狗复位。

分析原因&＃xff1a;STM32进入睡眠之后&＃xff0c;看门狗依然继续在工作&＃xff0c;如果不及时喂狗&＃xff0c;芯片会产生看门狗复位。

解决办法&＃xff1a;进入睡眠之前设置更长的喂狗时间&＃xff0c;同时不定期唤醒芯片进行喂狗。

复盘一下

▼复位通常分为&＃xff1a;系统复位、电源复位和备份域复位&＃xff1b;

▼STM32软件复位分&＃xff1a;内核和系统复位&＃xff1b;

▼STM32复位来源&＃xff1a;状态寄存器保存复位来源状态&＃xff1b;

▼常见复位问题&＃xff1a;NRST被拉低、欠压、压差、看门狗超时喂狗等&＃xff1b;

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