原创 MCU芯片RESET些许知识汇总

   依稀记得前不久总结过一篇有关于MCU选型方面的知识，网站链接；http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_3031226.HTM

有据于此由来，自此来汇总一下在这方面所应用到的一些知识点的汇总，比如RESET复位脚（其中包含当中的时间计算），又如I/O口的驱动电流方面，又如在什么情况之下导致当中的MCU出现复位的现象。

   关于复位电路的理解；

    当然在这边还有几种不同的复位方式；比如软件复位，上电复位，

外部复位(External Reset)

它是影响时钟模块和所有内部电路,属于同步复位，但外部Reset引脚为逻辑低电平。在引脚变为低电平后，CPU的复位控制逻辑单元确认复位状态直到Reset释放。复位控制逻辑保持复位低电平状态，在额外512个时钟周期内。因为当复位引脚为低电平时与MCU执行复位命令是相互冲突的，因此复位引脚必须保证520时间周期内低电平才能保证外部复位被外部总线辨识出来。

上电复位（Power-on reset）
它是由外部总线产生的一种异步复位。单片机在电源电压VDD小于大约2.5V的时候复位，只要VDD电压不超过这个阈值，单片机就仍然保持复位状态。
电压跌落的时间大概在纳米级（如果一旦出现了，马上会复位）。因此监测上电复位不能单片机内部，因为小于这个电压单片机逻辑功能。

低电压复位（Low-Voltage Reset）
它是部分单片级内部监控器形成的异步复位，单片机电压小于一定触发值时，单片机开始复位。
低电压的复位电平是和供电电压相关的，会有一个波动：


软件复位（Software Reset）
它是由软件看门狗定时器超时引起的一个异步复位。如果要开启软件复位，必须要注意设置软件内部寄存器，使之有效。这个功能主要是用来防止程序跑飞。

双总线故障复位（Double Bus Fault Reset）
它是由双总线错误监视器产生的异步复位，它是总线错误的特殊状态会导致中止异常处理。
    
时钟丢失复位（Loss of Clock Reset）
它在参考时钟子模块消失的时候产生的同步复位。如果要使该复位有效，需要设置寄存器SYNCR。

关于更详细的外部Reset的资料可以这样描述（51单片机）：
为了确保良好的外部复位和上电复位，复位脉冲宽度必须足够宽，我们要考虑以下两个参数来确定复位脉冲宽度： 
tosc：振荡器才可达到Vih1或Vil1电压的时间。 
tvddrise：电压VDD由10上升至90％的时间。 
当这两个参数的条件得到满足时，还必须维持至少一定的机器周期来保证单片机内部的启动。

如果是不正常的复位的话：

如果要具体的计算，关于LDO的Reset可参考前面关于拉普拉斯变换的计算过程。
偷懒的话可以查表：

计算公式如下图所示；

  接下来需要思考的一个问题就是有哪些情况之下能够引起MCU复位呢？电源掉电，感性噪声，由于ESD相应的状况等等。

由于ESD引起的MCU复位效果；

曾经有一位彪悍的女同事，去了新单位后要确认一下静电电容到底能起多大的作用，能抗多大的静电，她把模块上所有的静电电容全部去掉，然后打一下静电，单片机就重启一下。

前面写过两篇文章是关于静电电容的
ESD电容问题

谈谈模块的的引脚布置和ESD问题

在这两篇以外举几个实例说明一下：
第一个例子是这样的，在打静电的时候测试EMC的性能（国内一般不这么BT的要做合成实验），出现了两个问题，第一个是单片机Reset了，第二个是某个频率段发射限值超标。
经过调查发现了原因是一个输出IC，由于是功率地，因此静电电容并没有直接打在地平面上，而是通过一根很长的PCB连线连接至地，因此阻抗比较高，这就变成了一跟天线，并且耦合至单片机，导致了单片机的Reset.

静电电容布线有三个原则，第一是必须给每个接插件引脚配上静电电容，第二是尽可能使得电容靠近接插件的引脚，第二个是尽可能使电容靠近地平面。
看下面一个例子，这次ESD直接把模块引脚打坏了

上例是在电容接到的是顶层一小块地，通过小的通孔连接后在内层连接地平面，距离过长，阻抗过高。
在某些极端情况下，ESD还会损坏MCU，特别是某些单片机有内部的稳压器，和它相近的IO口如果用来做输出而且没有很好的接静电电容（包括电容地没接好的情况）可能严重损坏单片机的稳压器，这会导致非常严重的结果。
还有一个值得注意的CAN的通讯口，一般高速的CAN不允许接大一些电容，这时候只能通过附加K级的电阻来防止信号耦合后损坏器件了，有钱的话可以选择TVS。

在产品实验中，我们发现当部分电机启动的时候，单片机就Reset了。
继电器开关期间产生的噪声耦合到了MCU信号线路上。这种噪声引起了MCU电流注入/出，这种耦合噪音有足够高的转换率才会引起了微控制器的复位时的。
在系统设计的时候，是采用继电器来控制电机的，在出现问题后，我们做了实验，发现在继电器驱动电机过程中有以下的现象：
-电动机的电感产生负电压尖峰。
-在继电器的开关期间，继电器触点上产生了一些地弹电压。

由于这些地弹，电池电压（9～16V）和电机产生的电压尖峰综合效应，导致了继电器触点上的电压高达-36V的（在继电器上压敏电阻器加装了之后）。

在产品设计的时候，有继电器未安装，然后在继电器输出线与地线之间存在高阻抗（86千欧）。

在上述条件下，驱动电机的继电器开关时产生的电压变化，电容耦合到未安装的继电器的输出线和反馈线，而他们是通过高阻抗连接到MCU的引脚上的。

这种耦合噪声电流注入/出到MCU，如果耦合噪音摆率足够高，将会导致微控制器的Reset。

两个因素导致此问题：
1）首先是不同PCB层电容耦合通道，有助于提高容性耦合。
2）其次是一些反馈线电容器连接到信号地平面，也有助于增加从功率噪音源的电子地平面的耦合。 



经验教训：

-良好的分配功率地和信号地，避免耦合噪声。

-避免在干扰源出来的任何线加电容到信号地。

-如果可能存在选择安装的器件，设置0欧姆电阻连接该器件的线到功率地，避免浮线。
   对于以上的知识来说，从理论与应用现状详细的描述了MCU一些复位以及当中的应对策略。以上的几篇技术文章源自于玉龙兄的博客。@yulzhu