1MSP430复位机制
1.1MSP430复位电路
MSP430的复位电路包括一个上电复位(POR)和上电清除信号(PUC)。POR是设备复位信号,它通常在以下三种事件发生时被触发:a.上电;b.复位模式下RST/NMI脚出现低电平;c.电压监控设备(Brownout)触发。
1.2Brownout电路
Brownout电路是电压不足重置功能电路。它取代了POR检测和POR延时电路。Brownout电路能够检测到上电或掉电过程中的较低的供电电压值,并能在供电或掉电过程中通过触发POR信号重置芯片。
1.3复位失效过程分析
对于没有Brownout复位电路的情况,如果MSP430的供电电源是周期性的,当电源再次上电时,供电电压VCC在上一个周期的下降期或在受到干扰时必须低于Vmin才能确保POR信号的发生,如果VCC不能低于Vmin,将不会产生POR信号,此时,即使在RST/NMI出现了低电平信号也不会产生一个有效的POR信号,系统无法正常复位。
Brownout复位电路存在于部分MSP430系列芯片中,如MSP430F13X和MSP430F14X系列就没有Brownout电路。对于没有Brownout电路的芯片应用系统,在工作时,由于受到干扰、电网波动、误操作等原因,短暂的电压下降造成供电恢复时由于电压没有满足POR的发生条件(低于Vmin),复位端的低电平复位信号无法再次启动系统重新复位工作,此时出现系统死机,这种现象的出现尽管并不频繁,但对于不能随时进行手动复位的远端自动控制系统而言,却是致命的。
在进行电路设计前仔细查看产品技术手册,并针对各系列芯片的不同应用条件设计不同的复位电路。
2复位电路设计方法
2.1提高复位门限
提高MSP430的复位门限Vpor',令Vpor'位于MSP430正常工作电压范围内,且接近于MCU正常工作时的最低门限Vccmin,此时可以保证在供电电压位于Vccmin附近且MCU仍能正常工作时,在门限处向MSP430发出复位信号。此时Vpor的值应位于供电电源的低限(Vpmin)和MSP430正常工作电压的低限(Vccmin)之间。
MSP430F149是目前用量最广的MSP430芯片之一,其工作电压范围在Vccmin=1.8V,Vccmax=3.6V之间,当选择低压差线性稳压器件TP-S76033时,其供电电压Vpmax=3.34V,Vpmin=3.23V,此时应选择复位门限范围在3.23V和1.8V之间。为提高系统可靠工作的条件,Vpor尽可能选择低一些。选择复位芯片MAX809S,其复位门限为2.89V(Vpormin)<vpor<-2.96v(vpor_max),典型值为2.93v,当供电电压低于2.93时,此电压值已超出(低于)tps76033的供电范围,但msp430f149仍处在工作状态,此时max809s发出复位信号,msp430f149执行por复位过程,避免死机。
此方法适用于供电系统的容差很小、供电电压精度很高的情况下。
2.2延长外复位信号时间
由于MSP430内部POR只有在上电时提供复位,对于遇到短暂波动至供电压值降至Vpor以下但仍高于Vcc-min又迅速恢复的情况,上述方法不能触发有效复位,此时,可以采取延长复位信号持续时间或增加复位周期的方法。让复位信号在压值恢复后维持足够长的周期,仍可促使芯片正常复位。MAX809S最高可维持140ms的有效复位信号,远远大于MSP430F149的有效复位信号要求时间(25μs)与POR信号维持时间(250μs)之和,在系统遇到周期120ms以内的电压波动时可保证系统正确复位。
利用带有看门狗定时器的复位芯片MAX803,还可以控制发送长达1s的复位信号发送间隔,适用于周期更长的电压波动情况使用。
2.3监控电源
对于供电系统的容差范围较大时,电压值精度较低的情况,或者是遇到电网长期工作在欠压状态下时,单纯地降低复位电压阀值会造成系统在正常工作条件下频繁复位。此时可以监控电源电压,当监测到出现上述电压波动时,监控芯片向MSP430发送电压异常信号,MSP430响应该信号并中断正在运行的程序进入掉电保护子程序、设置复位状态寄存器,避免下次上电时由于寄存器状态错误而无法启动POR复位。
MAX6342是具有内部电源失效比较器的复位芯片,比较器将不稳定的电压送入调节器,并产生为处理器和监控电路供电的电源,因为不稳定的电压会在调节器输出电压之前跌落,检测到不稳定或较低的电压后产生电源失效信号(PFO),MSP430在被复位之前进入掉电处理程序。
3总结
对于内部复位机制不同(Brownout电路)的子系列MSP430单片机,面对不同的系统工作环境,通过提高复位门限、延长复位时间和监控电压源等方法设计复位电路,可以有效避免在实际应用中遇到的偶发复位失效的问题,提高系统的可靠性。经实践表明,上述方法能有效降低系统偶发复位失效现象的发生。