如何設(shè)計(jì)在stm32中的復(fù)位電路？

說(shuō)到復(fù)位，我們都不會(huì)陌生，系統(tǒng)基本都有一個(gè)復(fù)位按鍵。復(fù)位的種類(lèi)有很多：上電復(fù)位、掉電復(fù)位、復(fù)位引腳復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、軟件復(fù)位等。本文探討的就是在stm32中復(fù)位電路如何設(shè)計(jì)。

STM32介紹

STM32系列基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的ARMCortex?-M0，M0+，M3, M4和M7內(nèi)核在STM32F105和STM32F107互連型系列微控制器之前，意法半導(dǎo)體已經(jīng)推出STM32基本型系列、增強(qiáng)型系列、USB基本型系列、互補(bǔ)型系列；新系列產(chǎn)品沿用增強(qiáng)型系列的72MHz處理頻率。內(nèi)存包括64KB到256KB閃存和 20KB到64KB嵌入式SRAM。

新系列采用LQFP64、LQFP100和LFBGA100三種封裝，不同的封裝保持引腳排列一致性，結(jié)合STM32平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念，開(kāi)發(fā)人員通過(guò)選擇產(chǎn)品可重新優(yōu)化功能、存儲(chǔ)器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來(lái)滿足個(gè)性化的應(yīng)用需求。

stm32復(fù)位電路設(shè)計(jì)

復(fù)位電路的作用是為了是系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)的，單片機(jī)的復(fù)位方式也是存在好幾種的：上電復(fù)位，系統(tǒng)復(fù)位，備份區(qū)域復(fù)位

上電復(fù)位：其產(chǎn)生的條件是，當(dāng)系統(tǒng)上電、掉電，以及系統(tǒng)從待機(jī)模式返回時(shí)，發(fā)生電源復(fù)位。電源復(fù)位能夠復(fù)位除了備份區(qū)域寄存器之外的所有寄存器的狀態(tài)。

系統(tǒng)復(fù)位：以下任一事件發(fā)生時(shí)，均能產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位：

1. NRST引腳上的低電平(外部復(fù)位)

2. 窗口看門(mén)狗計(jì)數(shù)終止(WWDG復(fù)位)

3. 獨(dú)立看門(mén)狗計(jì)數(shù)終止(IWDG復(fù)位)

4. 軟件復(fù)位(SW復(fù)位)

5. 低功耗管理復(fù)位

系統(tǒng)復(fù)位能夠復(fù)位除時(shí)鐘控制寄存器CRS中的復(fù)位標(biāo)志和備份區(qū)域中的寄存器之外的所有寄存器。

備份區(qū)域復(fù)位：對(duì)于備份區(qū)域的復(fù)位，一種是在軟件復(fù)位的時(shí)候設(shè)定備份區(qū)域控制寄存器中的對(duì)應(yīng)位產(chǎn)生的；另一種是當(dāng)電源和電池都掉電又重新上電時(shí)產(chǎn)生的。

平常我們常用的復(fù)位方式有兩種，一種是NRST引腳的低電平復(fù)位，通過(guò)按鍵復(fù)位電路給這個(gè)引腳一個(gè)低電平，讓系統(tǒng)完成復(fù)位，另一種大家都知道，那就是上電復(fù)位了，有時(shí)候是復(fù)位電路莫名失效了，有時(shí)是剛啟動(dòng)的時(shí)候，雖然用的沒(méi)有按鍵復(fù)位電路多，不過(guò)也算是很常用的一種復(fù)位方式了。按鍵復(fù)位電路直接給圖了，網(wǎng)上的講解可能把這電路圖都講爛了，我就不費(fèi)口舌了。

電容充電時(shí)間計(jì)算：T = 1.1RC = 1.1 * 10000 * 0.0000001 = 0.0011s = 1.1ms

STM32 內(nèi)核復(fù)位 與 系統(tǒng)復(fù)位

內(nèi)核復(fù)位與系統(tǒng)復(fù)位的區(qū)別

本文說(shuō)的內(nèi)核是指處理器內(nèi)核，也就是MPU（Microprocessor Unit）。比如STM32F103，其內(nèi)核就是Cortex-M3內(nèi)核。

而這里的系統(tǒng)就是包含內(nèi)核和外設(shè)，也就是MCU（Microcontroller Unit），對(duì)于STM32F103來(lái)說(shuō)，就是Cortex-M3內(nèi)核+各種外設(shè)接口。

內(nèi)核復(fù)位：只復(fù)位Cortex-M3處理器，而不復(fù)位外設(shè)如GPIO、TIM、USART、SPI等的寄存器。

系統(tǒng)復(fù)位：即復(fù)位Cortex-M3處理器，又復(fù)位外設(shè)寄存器。

因此，我們常說(shuō)的復(fù)位一般指的是系統(tǒng)復(fù)位。

內(nèi)核復(fù)位與系統(tǒng)復(fù)位的函數(shù)源代碼

本文以Cortex-M3（STM32F103）為例來(lái)說(shuō)明，其他芯片類(lèi)似。

編寫(xiě)了4個(gè)復(fù)位函數(shù)，內(nèi)核復(fù)位（C語(yǔ)言）、內(nèi)核復(fù)位（匯編）和系統(tǒng)復(fù)位（C語(yǔ)言）、系統(tǒng)復(fù)位（匯編）：

void NVIC_CoreReset(void); //內(nèi)核復(fù)位（C語(yǔ)言）

void NVIC_CoreReset_a(void); //內(nèi)核復(fù)位（匯編）

void NVIC_SystemReset(void); //系統(tǒng)復(fù)位（C語(yǔ)言）

void NVIC_SystemReset_a(void); //系統(tǒng)復(fù)位（匯編）

在ST官方庫(kù)中的core_cm3.h文件中已經(jīng)提供了NVIC_SystemReset的C語(yǔ)言源代碼。

Cortex-M3允許由軟件觸發(fā)復(fù)位序列，用于特殊的調(diào)試或維護(hù)。在Cortex-M3中，有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)自我復(fù)位。

第一種方法：置位 NVIC 中應(yīng)用程序中斷與復(fù)位控制寄存器(AIRCR)的 VECTRESET 位（位偏移：0）。

NVIC_CoreReset內(nèi)核復(fù)位

這種復(fù)位的作用范圍覆蓋了整個(gè)Cortex-M3處理器，除了調(diào)試邏輯之外的所有角落，但是它不會(huì)影響到Cortex-M3處理器外部的任何電路，所以STM32上的各片上外設(shè)和其它電路都不受影響。

編寫(xiě)的NVIC_CoreReset函數(shù)C語(yǔ)言源碼：

staTIc __INLINE void NVIC_CoreReset（void）

{

__DSB（）;

//置位VECTRESET

SCB-》AIRCR = （（0x5FA 《《 SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos） |

（SCB-》AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk） |

SCB_AIRCR_VECTRESET_Msk）;

__DSB（）;

while（1）;

}匯編版函數(shù)源碼：

__asm void NVIC_CoreReset_a(void)

{

LDR R0, =0xE000ED0C

LDR R1, =0x05FA0001 //置位VECTRESET

STR R1, [R0]

deadloop_Core

B deadloop_Core

}

內(nèi)核復(fù)位主要注意：SCB_AIRCR_VECTRESET_Msk和LDR R1, =0x05FA0001，這是和系統(tǒng)復(fù)位唯一的區(qū)別。

第二種方法：置位 NVIC 中應(yīng)用程序中斷與復(fù)位控制寄存器(AIRCR)的 SYSRESETREQ位（位偏移：2）。

NVIC_SysReset系統(tǒng)復(fù)位

系統(tǒng)復(fù)位是置位同一個(gè)寄存器中的SYSRESETREQ位。這種復(fù)位則會(huì)波及整個(gè)芯片上的電路：它會(huì)使Cortex-M3處理器把送往系統(tǒng)復(fù)位發(fā)生器的請(qǐng)求線置為有效。但是系統(tǒng)復(fù)位發(fā)生器不是Cortex-M3的一部分，而是由芯片廠商實(shí)現(xiàn)，因此不同的芯片對(duì)此復(fù)位的響應(yīng)也不同。因此，讀者需要認(rèn)真參閱芯片規(guī)格書(shū)，明白當(dāng)發(fā)生片內(nèi)復(fù)位時(shí)，各外設(shè)和功能模塊都會(huì)回到什么樣的初始狀態(tài)，或者有哪些功能模塊不受影響（比如，STM32系列的芯片有后備存儲(chǔ)區(qū)，該區(qū)就被特殊對(duì)待）。

大多數(shù)情況下，復(fù)位發(fā)生器在響應(yīng) SYSRESETREQ 時(shí)，它也會(huì)同時(shí)把Cortex-M3處理器的系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)(SYSRESETn)置為有效。通常，SYSRESETREQ不應(yīng)復(fù)位調(diào)試邏輯。

這里有一個(gè)要注意的問(wèn)題：從SYSRESETREQ被置為有效到復(fù)位發(fā)生器執(zhí)行復(fù)位命令，往往會(huì)有一個(gè)延時(shí)。在此延時(shí)期間，處理器仍然可以響應(yīng)中斷請(qǐng)求。但我們的本意往往是要讓此次執(zhí)行到此為止，不要再做任何其它事情了。所以，最好在發(fā)出復(fù)位請(qǐng)求前，先把FAULTMASK置位?？梢圆捎孟铝袇R編語(yǔ)句：__disable_fault_irq();。

core_cm3.h中提供的NVIC_SystemReset函數(shù)C語(yǔ)言源碼：

staTIc __INLINE void NVIC_SystemReset(void)

{

SCB->AIRCR = ((0x5FA << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos) |

(SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |

SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk);

__DSB(); /* Ensure compleTIon of memory access /

while(1); /* wait unTIl reset */

}

匯編版函數(shù)：

__asm void NVIC_SysReset_a(void)

{

LDR R0, =0xE000ED0C

LDR R1, =0x05FA0004

STR R1, [R0]

deadloop_Sys

B deadloop_Sys

}

結(jié)語(yǔ)

某些系統(tǒng)允許復(fù)位，但對(duì)外設(shè)又有特殊要求：某一個(gè)IO狀態(tài)不能因?yàn)閺?fù)位而改變，某一個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器不能改變等。例子：A系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)IO控制B系統(tǒng)的電源，而這個(gè)IO置高時(shí)才開(kāi)啟B系統(tǒng)的電源。

正常工作過(guò)程中，B系統(tǒng)只有收到A系統(tǒng)關(guān)機(jī)命令任務(wù)才會(huì)進(jìn)行關(guān)機(jī)（也就是說(shuō)不能掉電關(guān)機(jī)），而A系統(tǒng)在工作過(guò)程中有復(fù)位的需求。

這個(gè)時(shí)候如果使用常規(guī)的復(fù)位方式，就會(huì)復(fù)位IO，不符合要求。如果有一種方式只復(fù)位內(nèi)核而不復(fù)位外設(shè)就好了。

關(guān)于stm32復(fù)位電路相關(guān)介紹就到這了，希望通過(guò)本文能讓你對(duì)stm32復(fù)位電路有更深的認(rèn)識(shí)，如有不足之處還望海涵。