一文詳解單片機(jī)的欠壓復(fù)位

欠壓復(fù)位（以下稱(chēng)為BOR）是單片機(jī)可靠性的一項(xiàng)重要功能，通常用于解決電源問(wèn)題，下面將介紹欠壓復(fù)位的另一個(gè)問(wèn)題。

單片機(jī)的“電量不足”是電源電壓不足或暫時(shí)降低，低于可靠運(yùn)行所需的水平。許多單片機(jī)具有保護(hù)電路，該電路可檢測(cè)電源電壓何時(shí)低于此水平，并將設(shè)備置于復(fù)位狀態(tài)，以確保在電源恢復(fù)時(shí)正確啟動(dòng)。此操作也稱(chēng)為“欠壓復(fù)位”，英文縮寫(xiě)為“BOR”。類(lèi)似的功能稱(chēng)為低電壓檢測(cè)（LVD），它更復(fù)雜，增加了對(duì)多個(gè)電壓電平的檢測(cè)，可以在觸發(fā)復(fù)位之前產(chǎn)生中斷。

BOR通常由控制寄存器中的某個(gè)位使能。通常，當(dāng)BOR引起復(fù)位時(shí)，狀態(tài)位會(huì)置1。該狀態(tài)位在復(fù)位后仍然有效，并允許程序檢測(cè)到問(wèn)題并執(zhí)行其他恢復(fù)或記錄事件。

如果BOR被禁用會(huì)怎樣？一般情況下，其表現(xiàn)為電源電壓穩(wěn)定下降。至于原因，可能是電源老化或電池放電。

如上圖所示，V1是正常電源電壓。V2是微控制器可能無(wú)法可靠運(yùn)行的點(diǎn)。我將V3顯示為操作完全停止的點(diǎn)。在V2和V3之間是一個(gè)“危險(xiǎn)區(qū)域”，在該區(qū)域可能發(fā)生錯(cuò)誤并且操作不可靠。當(dāng)電源進(jìn)出危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，該設(shè)備可以正常工作數(shù)年，然后損壞！出現(xiàn)故障。BOR級(jí)別設(shè)置為高于V2，并通過(guò)復(fù)位設(shè)備來(lái)代替危險(xiǎn)區(qū)域。重置不太可靠，但總比不確定好。接下來(lái)，我介紹一種情況，其中電源正常運(yùn)行，但使用BOR解決了另一個(gè)問(wèn)題。

當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)，電壓不會(huì)一直下降。相反，其他電源將電源電壓保持在危險(xiǎn)區(qū)域。這種電壓的另外一種叫法是“虛假電量”。目前，沒(méi)有BOR可以檢測(cè)到這種情況并引起復(fù)位。再次打開(kāi)電源時(shí)，設(shè)備可能無(wú)法正常上電，因?yàn)榭赡懿粫?huì)觸發(fā)上電復(fù)位電路。由于電源電壓低于最小值并且沒(méi)有復(fù)位，因此后續(xù)操作不確定。

以Microchip的單片機(jī)為例，在驗(yàn)證是本人用的是PIC16F877-20I/L。這該單片機(jī)是工業(yè)版本，工作溫度范圍為-40°C至+85°C。采用16MHz時(shí)鐘時(shí)，電源范圍為+4.0V至+5.5V。模塊內(nèi)部的工作電壓（V1）是+5V。顯示器顯示的是，單片機(jī)（V2）上的虛假電量電壓約為+1.5V。

還有其他兩種情況，“RAM數(shù)據(jù)保持電壓（VDR）”為+1.5V，“典型值”?！癡DD啟動(dòng)電壓”（VPOR）以確保內(nèi)部上電復(fù)位為0V，“典型值”。將所有這些情況加在一起可以告訴我們，該設(shè)備處于危險(xiǎn)區(qū)域之內(nèi)。由于電壓遠(yuǎn)高于此電壓，因此無(wú)法預(yù)期上電復(fù)位（VPOR）。此外，由于虛假電量處于RAM保持電壓下，因此也無(wú)法預(yù)期的欠壓會(huì)使設(shè)備保持活動(dòng)狀態(tài)（VDR）。誰(shuí)知道設(shè)備的其余部分在做什么？

為什么打開(kāi)BOR可以解決此問(wèn)題？欠壓復(fù)位觸發(fā)規(guī)范（VBOR）的范圍是+3.7V至+4.35V，典型值為+4.0V。虛假電量電平遠(yuǎn)低于BOR的觸發(fā)電壓。問(wèn)題解決了。但是，為什么微控制器在實(shí)驗(yàn)室中可以正常工作并以許多次電源循環(huán)正常運(yùn)行仍然是個(gè)謎。

總結(jié)，虛假電量可能有幾種情況：外部信號(hào)，電路中的多個(gè)電源，電容器需要時(shí)間才能完全放電。