MSP430系列單片機復位電路系統(tǒng)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、產品系列全面、全系列工業(yè)級等特點，作為目前MCU主流市場的產品之一，在電子應用領域中得到廣泛應用，被越來越多的電子設計師所青睞。由于復位電路設計問題而導致的系統(tǒng)出現(xiàn)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的問題，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合，這個現(xiàn)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(tǒng)和復位機制進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)生時被觸發(fā)：a.上電;b.復位模式下RST/NMI腳出現(xiàn)低電平;c.電壓監(jiān)控設備(Brownout)觸發(fā)。

　　POR時序見圖1(a)所示。

　　當供電電壓VCC緩慢上升時，POR監(jiān)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，POR延時t(POR DELAY)提供了足夠長的有效POR信號以確保MSP430有足夠的時間進行初始化。

　　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延時電路。Brownout電路能夠檢測到上電或掉電過程中的較低的供電電壓值，并能在供電或掉電過程中通過觸發(fā)POR信號重置芯片。圖l(b)為Brownout電路的復位時序。從圖中看出，當VCC超過啟動電壓VCC(star-t)時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+)并經過一段時間的延時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Brownout電路才會產生下一個POR信號。

　　1.3 復位失效過程分析

　　對于沒有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，供電電壓VCC在上一個周期的下降期或在受到干擾時必須低于Vmin(見圖1)才能確保POR信號的發(fā)生，如果VCC不能低于Vmin，將不會產生POR信號，此時，即使在RST/NMI出現(xiàn)了低電平信號也不會產生一個有效的POR信號，系統(tǒng)無法正常復位。

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

　　在進行電路設計前仔細查看產品技術手冊，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 提高復位門限

　　提高MSP430的復位門限Vpor'，令Vpor'位于MSP430正常工作電壓范圍內，且接近于MCU正常工作時的最低門限Vcc min，此時可以保證在供電電壓位于Vcc min附近且MCU仍能正常工作時，在門限處向MSP430發(fā)出復位信號。此時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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