原创 单片机重启动原因分析

重启动是指单片机在正常运行过程中被复位而使程序重新运行的一种现象。单片机重启动的原因之一是RST脚上的干扰信号被误认为是复位信号。图2是单片机重启动时在RST脚上采集到的干扰信号波形。要使单片机可靠复位,需RST脚出现不小于2个机器周期的高电平^[2]。当晶振频率f_c=12MHz时,该高电平应最少保持2μs。图2中,干扰信号的正负脉冲宽度都远小于2μs,似乎不满足复位条件。但该条件是可靠复位的条件,CPU内的复位电路在每个机器周期的S5P2采样一次RST的状态,如果连续两次采集到的RST都处于高电平,则CPU同样进入复位状态。由于RST脚上的干扰信号的持续时间接近2μs,在RST脚上连续两次采集到高电平的可能性是存在的。

在前面的典型故障原因分析中,提到RST脚上的干扰信号是产生重启动的原因之一。为此,在RST和地之间并联一个型号为SA5.0A (箝位电压为5V,单向)的TVS。在实验室温度为31°C,湿度为53%时,测得并联前后RST脚上的干扰信号波形如图3所示。图3表明,并联TVS后,RST脚的干扰信号受到了明显衰减。同时还测出了并联前后出现重启动的最低放电电压分别为3.8kV和7.5kV。 

 为进一步证明引起重启动的第二种原因存在的可能性,将单片机的12MHz换为6MHz,此时,RST脚上需出现不小于4μs的高电平才能使单片机可靠复位,而RST上的干扰信号的持续时间达不到4μs,不足以使单片机复位。实验测得,工作频率为6 MHz时,加装TVS后单片机发生重启动的最低放电电压基本不变,重启动是由CPU内部的复位信号线上的干扰信号所致。 

  ESD EMP对单片机系统的辐照效应实验表明,单片机系统在ESD EMP作用下,会产生重启动、死机、通讯出错等多种故障现象。对单片机实施屏蔽和旁路保护等措施可有效提高其抗干扰能力。