STM32学习笔记 | 引起电源和系统异常复位的原因

不念不忘少年蓝@ 2022-11-04 11:08 13阅读 0赞

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

STM32的复位功能非常强大，可通过软件、硬件和一些事件触发系统复位，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（Reset and Clock Control）模块。

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**STM32 复位介绍**

对于STM32来说，复位通常分为三种类型：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，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：

*  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，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：

*  上电/掉电复位或欠压复位
 *  在退出待机模式时

注：备份域具有特定的复位，其复位仅作用于备份域本身（本文暂不讲述备份域复位）。

**3. 复位电路简图**

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由上图可以看出来，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，本章节进一步描述STM32的内核和系统复位。

STM32由内核（如：Cortex-M4）和各种片内外设（如UART）资源组成，其中软件复位可指定是内核复位还是系统复位。

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（图片来源网络）

**1. 内核复位**

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

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

内核复位函数（参考内核代码修改而来）：

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. 系统复位**

软件复位中的系统复位操作的寄存器位（SYSRESETREQ）不同，复位的对象为整个芯片（除后备区域）。

系统复位函数：

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(); }
    }

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**STM32 复位来源**

为了方便软件工程师调试和查找（复位）问题，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（具体请查阅参考手册）：

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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，本章节将结合实际应用，描述常见引起复位的原因及解决办法。

**原因一：NRST引脚电平被拉低引起复位**

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

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

**解决办法：**电源滤波、使用隔离电源、添加屏蔽措施等。

**原因二：欠压引起复位**

有些产品在设计之初没有综合计算负载（与STM32同电源），因负载过大，使其欠压，从而导致复位。

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

**解决办法：**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：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，甚至几十欧的电阻连接，有时候（有大电流经过地线）就会因为电源地的压差导致芯片（电源）复位。

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

**解决办法：**尽量使用完全连接地的方式处理，比如0欧电阻，或者隔离电源。

**原因四：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，使用了看门狗，但是他们往往忘记了芯片睡眠模式不能停止喂狗，从而导致看门狗复位。

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

**解决办法：**进入睡眠之前设置更长的喂狗时间，同时不定期唤醒芯片进行喂狗。

复盘一下

▼复位通常分为：系统复位、电源复位和备份域复位；

▼STM32软件复位分：内核和系统复位；

▼STM32复位来源：状态寄存器保存复位来源状态；

▼常见复位问题：NRST被拉低、欠压、压差、看门狗超时喂狗等；

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