MSP430系列單片機復位電路系統設計分析

　　0 引言

　　TI公司的混合信號處理器MSP430系列單片機以其處理能力強大、外圍器件集成度高、功率消耗低、產(chǎn)品系列全面、全系列工業(yè)級等特點(diǎn)，作為目前MCU主流市場(chǎng)的產(chǎn)品之一，在電子應用領(lǐng)域中得到廣泛應用，被越來(lái)越多的電子設計師所青睞。由于復位電路設計問(wèn)題而導致的系統出現上電后不工作或狀態(tài)不正確是很多MSP430單片機電路設計者們在設計、調試和應用中曾遇到過(guò)的問(wèn)題，盡管這種情況發(fā)生的幾率很低，但對于可靠性要求較高的應用場(chǎng)合，這個(gè)現象仍需引起電子設計人員的足夠重視。

　　為此，本文對MSP430全系列單片機的復位系統和復位機制進(jìn)行了詳細深入的分析，并針對性地提出了具體的外圍復位電路設計方案和有關(guān)電子元器件的詳細介紹，以供同行參考和交流。

　　1 MSP430復位機制

　　1.1 MSP430復位電路

　　MSP430的復位電路包括一個(gè)上電復位(POR)和上電清除信號(PUC)。POR是設備復位信號，它通常在以下三種事件發(fā)生時(shí)被觸發(fā)：a.上電;b.復位模式下RST/NMI腳出現低電平;c.電壓監控設備(Brownout)觸發(fā)。

　　POR時(shí)序見(jiàn)圖1(a)所示。

　　當供電電壓VCC緩慢上升時(shí)，POR監測器保持POR信號有效直到VCC超出VPOR水平;當供電電壓VCC快速上升時(shí)，POR延時(shí)t(POR DELAY)提供了足夠長(cháng)的有效POR信號以確保MSP430有足夠的時(shí)間進(jìn)行初始化。

　　1.2 Brownout電路

　　Brownout電路是電壓不足重置功能電路。它取代了POR檢測和POR延時(shí)電路。Brownout電路能夠檢測到上電或掉電過(guò)程中的較低的供電電壓值，并能在供電或掉電過(guò)程中通過(guò)觸發(fā)POR信號重置芯片。圖l(b)為Brownout電路的復位時(shí)序。從圖中看出，當VCC超過(guò)啟動(dòng)電壓VCC(star-t)時(shí)POR信號有效，POR信號保持有效直到VCC電壓值高于極限電壓V(B_IT+)并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)t(BOR);滯后電壓Vhys(B_IT-)用于確保供電電壓必須低于V(B_IT-)時(shí)Brownout電路才會(huì )產(chǎn)生下一個(gè)POR信號。

　　1.3 復位失效過(guò)程分析

　　對于沒(méi)有Brownout復位電路的情況，如果MSP430的供電電源是周期性的，當電源再次上電時(shí)，供電電壓VCC在上一個(gè)周期的下降期或在受到干擾時(shí)必須低于Vmin(見(jiàn)圖1)才能確保POR信號的發(fā)生，如果VCC不能低于Vmin，將不會(huì )產(chǎn)生POR信號，此時(shí)，即使在RST/NMI出現了低電平信號也不會(huì )產(chǎn)生一個(gè)有效的POR信號，系統無(wú)法正常復位。

　　Brownout復位電路存在于部分MSP430系列芯片中，如MSP430F13X和MSP430F14X系列就沒(méi)有Brownout電路。對于沒(méi)有Brownout電路的芯片應用系統，在工作時(shí)，由于受到干擾、電網(wǎng)波動(dòng)、誤操作等原因，短暫的電壓下降造成供電恢復時(shí)由于電壓沒(méi)有滿(mǎn)足POR的發(fā)生條件(低于Vmin)，復位端的低電平復位信號無(wú)法再次啟動(dòng)系統重新復位工作，此時(shí)出現系統死機，這種現象的出現盡管并不頻繁，但對于不能隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)復位的遠端自動(dòng)控制系統而言，卻是致命的。

　　在進(jìn)行電路設計前仔細查看產(chǎn)品技術(shù)手冊，并針對各系列芯片的不同應用條件設計不同的復位電路。

　　2 復位電路設計方法

　　2.1 提高復位門(mén)限

　　提高M(jìn)SP430的復位門(mén)限Vpor'，令Vpor'位于MSP430正常工作電壓范圍內，且接近于MCU正常工作時(shí)的最低門(mén)限Vcc min，此時(shí)可以保證在供電電壓位于Vcc min附近且MCU仍能正常工作時(shí)，在門(mén)限處向MSP430發(fā)出復位信號。此時(shí)Vpor的值應位于供電電源的低限(Vp min)和MSP430正常工作電壓的低限(Vcc min)之間。如圖3作圖所示。

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