復(fù)位監(jiān)控知多少

 本文旨面向初級(jí)工程師或是剛剛升遷的而又想掌握一些技術(shù)的管理者們。

微處理器是一個(gè)復(fù)雜又單一的東西。它啟動(dòng)的方式一成不變，嚴(yán)格、準(zhǔn)確地重復(fù)地執(zhí)行著函數(shù)功能。我們可以當(dāng)微處理器已經(jīng)穩(wěn)定進(jìn)入啟動(dòng)程序后，發(fā)送一個(gè)復(fù)位操作來(lái)讓微處理器執(zhí)行正確的程序指令。當(dāng)復(fù)位信號(hào)結(jié)束，微處理器的部分寄存器(根據(jù)微處理器型號(hào)而不同)將會(huì)重新初始化為默認(rèn)值。微處理器也會(huì)從一個(gè)固定的地址重新開(kāi)始執(zhí)行。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位方案對(duì)于避免系統(tǒng)鎖死、執(zhí)行程序出錯(cuò)或者是非易失性flash讀寫(xiě)錯(cuò)誤導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰將是非常致關(guān)重要的。

其實(shí)，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)也可以非常簡(jiǎn)單，畢竟其功能比較單一：只需要當(dāng)微處理器的上電時(shí)，保持復(fù)位狀態(tài)，而當(dāng)電壓等條件滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，才結(jié)束保持復(fù)位狀態(tài)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中如何定義“復(fù)位”“結(jié)束復(fù)位”“特殊的工作時(shí)間”將是非常另人頭痛的事情，更頭痛的事情就是設(shè)計(jì)滿足所有條件的電路。

如此復(fù)雜的設(shè)計(jì)也便得不少?gòu)S商提供集成芯片來(lái)為工程師們解決這個(gè)頭痛問(wèn)題。于是，一個(gè)新的專有名詞也就引入了“復(fù)位監(jiān)控”。從設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，建議工程師在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中使用“復(fù)位監(jiān)控”芯片。因?yàn)?，分立元件建立?fù)位監(jiān)控需要太多的經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)是許多許多工程師們所欠缺的。在筆者的嵌入式設(shè)計(jì)方案中，復(fù)位監(jiān)控芯片是必選項(xiàng)，完全忽略阻容復(fù)位、二極管、三極管等復(fù)位電路。雖然這些典型電路廣泛存在于設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的示例里。

選擇“復(fù)位監(jiān)控”芯片后，并不是萬(wàn)事大吉了。在選型時(shí)，還需要注意許多參數(shù)。復(fù)位時(shí)間，是首先要注意的參數(shù);復(fù)位電平是其次。掉電保護(hù)與搞干擾保護(hù)，復(fù)位閾值電壓，多電源支持等。其它的參數(shù)，例如，應(yīng)用溫度范圍、封裝、功耗也是非常重要的。當(dāng)然，我們還要將精力放在考慮復(fù)位電路的特性中。

復(fù)位監(jiān)控芯片的特性中，首位是復(fù)位時(shí)間，其典型值從幾毫秒到長(zhǎng)達(dá)幾秒。復(fù)位監(jiān)控芯片將會(huì)保持復(fù)位輸出狀態(tài)，直到所有的輸入條件均已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的“工作環(huán)境”。選擇復(fù)位時(shí)有一個(gè)準(zhǔn)則 ，即保持時(shí)間越長(zhǎng)越好。保持上電及啟動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)將會(huì)越穩(wěn)定。如果你想縮短啟動(dòng)時(shí)間，那么一定要保證系統(tǒng)所有重要、關(guān)鍵的功能都穩(wěn)定。千萬(wàn)不要忘記供電穩(wěn)定時(shí)間，在微處理器中的鎖相環(huán)(PLL)穩(wěn)定的時(shí)間與其它芯片的進(jìn)入穩(wěn)定的時(shí)間，最后不要忘記復(fù)位信號(hào)要一直保持到與微處理器相關(guān)的其它外圍芯片也一并進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

掉電保護(hù)功能是另一個(gè)重要而易被忽略的功能。有一些微處理器的寄存器會(huì)在電壓有一個(gè)小瞬間的下降時(shí)發(fā)生崩潰。一些外設(shè)也會(huì)丟失配置信息與運(yùn)行狀態(tài)，而帶有掉電保護(hù)功能的復(fù)位芯片此時(shí)會(huì)強(qiáng)制微處理器進(jìn)入設(shè)定的保護(hù)狀態(tài)并重啟微處理器。正是得利于此，對(duì)于未知的復(fù)位信號(hào)也可以用來(lái)采集異常條件的復(fù)位，用來(lái)做進(jìn)一步深入研究。

復(fù)位電平的選擇必須匹配。在查看說(shuō)明文檔時(shí)，一定要注意復(fù)位監(jiān)控芯片的復(fù)位信號(hào)的電平是否與微處理器的輸入電平匹配。要復(fù)位與上電的電平都匹配才可以，即復(fù)位信號(hào)的高電平，要高于微處理呂的最低復(fù)位電平的最高值;復(fù)位信號(hào)的低電平最高值電平低于最低工作電平。

而關(guān)鍵點(diǎn)就是在確定工作電壓上，有意思的是，這些說(shuō)明細(xì)節(jié)都在說(shuō)明書(shū)中找不到。不過(guò)，我們也大可不必?fù)?dān)心，一般復(fù)位電壓在CMOS電平下為1v，在TTL電平下為1.5v。對(duì)于那些超低壓工作的微處理器的復(fù)位芯片來(lái)說(shuō)，要求復(fù)位電平會(huì)更低。因此，作為開(kāi)發(fā)人員必須確定復(fù)位芯片的電平與系統(tǒng)要求的相符。

設(shè)計(jì)人員也需要計(jì)算整個(gè)與復(fù)位監(jiān)控芯片的負(fù)載情況，包括與之相連的其它芯片或邏輯門電路，而不是僅僅一個(gè)微處理器。每當(dāng)添加負(fù)載后都需要重新計(jì)算，也必須確認(rèn)我們前面談到的工作電壓。

還有其它可選的特性，可以用在眾多廠商的眾多產(chǎn)品里。如挑選性欲比最高的芯片。有些復(fù)位芯片本身集成了“看門狗”芯片，掉電失敗中斷，備用電池供電轉(zhuǎn)換與芯片使能門電路。許多 附帶功能都可以簡(jiǎn)化我們的外圍電路設(shè)計(jì)，也會(huì)使我們系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

非常感謝大家堅(jiān)持閱讀這么多，下圖就是一個(gè)以復(fù)位芯片Max809芯片的典型電路圖示例，供大家參考：