关于AVR的复位源和复位方式的介绍

machao

2.6.3 AVR的复位源和复位方式

    复位是单片机芯片本身的硬件初始化操作，例如，单片机在上电开机时都需要复位，以便CPU以及其它内部功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个初始状态开始工作。



    AVR单片机的复位操作，其主要功能是把程序计数器PC初始化为$0000，使单片机从$0000单元开始执行程序。同时决大部分的寄存器（通用寄存器和I/O寄存器）也被复位操作清零，有关各个寄存器的复位初始化值请注意各寄存器的详细说明。



    除了系统上电的正常复位初始化之外，当系统程序在运行中出现错误或受到干扰，出现错误时，也可通过外部引脚RESET进行复位或由内部看门狗定时器WDT复位来使系统进入复位初始化操作。



图2-14的电路给出了ATmega16系统的复位逻辑，表2.4给出了复位电特性的参考值。

  

图2-14 ATmega16 系统复位逻辑图



ATmega16单片机共有5个复位源，它们是：

   上电复位。当系统电源电压低于上电复位门限Vpot时，MCU复位。

   外部复位。当外部引脚RESET为低电平，且低电平持续时间大于1.5us时，MCU复位。

   看门狗复位。WDT使能，并且WDT超时益出时，MCU复位。

   掉电检测（BOD）复位。BOD使能，且电源电压低于掉电检测复位门限（4.0v或2.7v）时，MCU复位。

   JTAG AVR复位。当使用JTAG接口时，可由JTAG口控制MCU复位。



表2.4  系统复位电参数

符  号   参  数   条  件   最 小 值   典 型 值   最 大 值   单  位

VPOT   上电复位门限电压（电源电压上升时）         1.4   2.3   V

   上电复位门限电压（电源电压下降时）         1.3   2.3   V

VRST   RESET门限电压      0.1Vcc      0.9Vcc   V

tRST   RESET最小复位脉冲宽度            1.5   µs

VBOT   BOD复位门限电压   BODLEVEL=1   2.5   2.7   3.2   V

      BODLEVEL=0   3.7   4.0   4.2   

tBOD   BOD检测的低电压最小宽度   BODLEVEL=1      2      µs

      BODLEVEL=0      2      

VHYST   BOD检测迟滞电压         50      mV



    当任何一个复位信号产生时，AVR将进行复位操作。复位操作过程并不需要时钟源处于运行工作状态（即采用异步复位）。在MCU复位过程中，所有的I/O寄存器被设为初始值，程序计数器PC置0。当系统电压高于上电复位门限Vpot（或BOD复位门限电压）时，复位信号撤消，硬件系统Delay Counters将启动一个可设置的计数延时过程（由一组溶丝位SUT、CKSEL确定）。经过一定的延时后，AVR才进行系统内部真正的复位启动（Internal Reset）。采用这种形式的复位启动过程，能够保证电源电压在达到稳定后单片机才进入正常的指令操作。



    AVR复位启动后，由于程序计数器PC置为$0000，因此CPU取出的第一条指令就是在Flash空间的$0000处，即复位后系统程序从地址$0000处开始执行（指非BOOT LOAD方式）。通常在$0000地址中放置的指令为一条相对转移指令RJMP或JMP指令，跳到主程序的开始。这样，系统复位启动后，首先执行$0000处的跳转指令，然后跳转执行主程序的指令。



    AVR单片机采用5个复位源，异步复位操作，以及内部可设置的延时启动，大大提高了芯片的抗干扰能力和整个系统的可靠性，这在工业控制中非常重要，同时也是AVR单片机的优点之一。与此同时，AVR内部的MCU控制和状态寄存器MCUCSR还将引起复位的复位源进行了记录，用户程序启动后，可以读取MCUCSR中的标记，查看复位是由于何种情况造成的，是正常复位还是异常复位，从而根据实际情况执行不同的程序，实现不同的处理。这在高可靠的系统控制中非常有用。

testcode

感觉上BOD最没用了，形同虚设。因为复位门限电压范围太大，从2.5-3.2V。

例如通常Li电池只有3.3V左右，BOD复位门限电压上限3.2V...

machao

BOD有用还是没用，自己体会。感觉没用就不用。但我用BOD解决了一个问题。



   一个多机系统，4个M16（每个驱动16个LED数码管）为从机，一个M8主机，从机显示内容由主机提供，全部由一个5v电源供电。当掉电时，主机M8需要保存20字节的重要数据写入EEPROM，时间需要200ms。（图早以贴在本站上）



   问题在于掉电时，从机的LED都在亮，一下把储能电容（2000u）的电全部拉光，不能保证200ms的写EEPROM时间。



   解决方案：M16的BOD设置为4.0v，M8设置为2.7v。当电压低于4v，M16复位，全部的LED不亮了。从4.0掉到2.7，只有M8工作，写EEPROM，此时2000u的储能时间足够了。再次上电，从机显示掉电前一刻的内容。



   硬件、程序不做任何的改动，仅设置一下BOD的溶丝。

sunplus

有长见识了

jz701209李

学习一下......

hamipeter

machao 发表于 2005-3-18 02:27
BOD有用还是没用，自己体会。感觉没用就不用。但我用BOD解决了一个问题。



   一个多机系统，4个M16（每个 ...

不错的一个例子

jimmyfan

见到好东西就要看看，看来之后还得学学

杨遥

machao 发表于 2005-3-18 02:27
BOD有用还是没用，自己体会。感觉没用就不用。但我用BOD解决了一个问题。



   一个多机系统，4个M16（每个 ...

马老师，

       您好！


      “从4.0掉到2.7，只有M8工作，写EEPROM，此时2000u的储能时间足够了。再次上电，从机显示掉电前一刻的内容。”
       我想请问一下，您怎么知道M8的电压是4V以下了呢？

杨遥

杨遥 发表于 2013-10-8 01:55
马老师，

       您好！

马老师，

     “ 一旦AVR的供电电压低于BOD电平，AVR进入RESET（不执行程序了）。而当电源恢复到BOD电平以上，AVR才正式开始从头执行程序。保证了系统的可靠性！”

     如果断电的时候，由于电压高于BOD电平时，是不会RESET，当低于BOD电平时，由于需要恢复到BOD电平以上，AVR才能从头开始执行程序。那您想EEPROM写 数据是什么时候写的呀？

     是不是外部加了一个处理，比如电压比较IC，当低于多少电平的时候，输送一个脉冲给单片机，单片机进入中断，此时写EEPROM?

     期待答复

machao

杨遥 发表于 2013-10-8 02:21
马老师，

     “ 一旦AVR的供电电压低于BOD电平，AVR进入RESET（不执行程序了）。而当电源恢复到BOD电 ...

具体电路参考我编写教程的第7章，例7.3　利用外部中断实现系统断电保护实例。

更新的芯片就不需要这个方法了。现在许多新的MCU，有芯片电压检测功能，门限值可以设定，一旦工作电压低于门限值，会触发产生掉电中断的。但总要单独提供MCU电源（二极管隔离），并使用一个大的储能电容保持。

如果芯片能在３V以上正常工作，系统电源电压正常为５V，那么可以设置检测门限电压为４.5v。当电源电压低与4.5V，产生掉电中断，进入中断保存数据（４.５V－３V之间）。需要保存数据越多，储能电容的容量需要越大，才能保证从4.5跌到３V以下有更多的时间。