PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Чтобы проиллюстрировать работу схемы сброса по включению питания, рассмотрим некоторую идеализированную ситуацию (см. Рис. 10.10). В момент времени t₀ был включен источник питания, напряжение которого (V_DD) стало возрастать по экспоненциальному закону до номинального значения +5 В. Если скорость нарастания этого напряжения превышает 0.05 В/мс, то при достижении уровня 1.5…2.1 В будет сформирован внутренний сигнал сброса. По этому сигналу происходит следующее:

1. С помощью 10-битного счетчика, тактируемого встроенным генератором, формируется задержка Т_РWRT фиксированной длительностью 72 мс. Формирование этой задержки может быть отключено установкой бита  слова конфигурации в 1 (см. Рис. 10.6).

Рис. 10.10.Процесс запуска 5-В устройства при подаче напряжения питания

2. Если используется один из режимов с резонатором, то после задержки Т_РWRT формируется еще одна задержка T_OST длительностью 1024 такта системного тактового сигнала. Эта задержка формируется с помощью 10-битного счетчика, тактируемого системным генератором. Таким образом, гарантируется, что к моменту старта программы основной генератор уже запущен и работает в нормальном режиме. Понятно, что длительность задержки T_OST зависит от частоты резонатора. Например, при частоте резонатора 32 кГц длительность задержки будет не менее 32 мс, тогда как при резонаторе частотой 10 МГц длительность задержки будет равна 102 мкс. Если по окончании этой задержки генератор все еще не запустится[138], то будет сформирована дополнительная задержка неопределенной длительности. При использовании RС-генератора эта задержка не формируется. Также задержка T_OST формируется при выходе микроконтроллера из «спящего» режима и опять с той же целью — чтобы обеспечить выход тактового генератора на нормальный режим к моменту запуска программы.

3. Как и в случае внешнего сброса, исполнение кода начинается с адреса вектора сброса (h’000’). Однако в отличие от внешнего сброса, который не влияет на биты  и , при сбросе по включению питания оба бита устанавливаются в неактивное состояние.

Все задержки, формируемые в том или ином случае, указаны в Табл. 10.3.

Если в конечном устройстве ручной сброс не требуется, вывод  можно подключить непосредственно к линии V_DD через токоограничивающий резистор. В моделях с небольшим числом выводов, таких как 8-выводной PIC12F629/675, этот вывод можно использовать в качестве линии порта ввода/вывода, если сбросить бит MCLRE слова конфигурации в 0.

Возможна такая ситуация, когда напряжение на выходе источника питания микроконтроллера возрастает настолько медленно, что внутренний импульс сброса по питанию не генерируется, или же напряжение не достигает требуемого значения даже по истечении задержек Т_PWRT и T_OST. Как правило, это значение составляет 4.5 В для 5-В моделей с генератором, работающим в режиме HS, и 4 В — в других режимах. В этом случае микроконтроллер может начать выполнять программу некорректно или вообще не запуститься. Когда надежность встроенной схемы сброса по включению питания вызывает сомнение, можно использовать дополнительные узлы, предназначенные для удерживания НИЗКОГО уровня на выводе  в течение достаточно длительного времени, необходимого для достижения напряжением V_DD своего рабочего значения. Указанные функции выполняет схема, показанная на Рис. 10.8, б. Емкость конденсатора следует выбирать таким образом, чтобы постоянная времени RC в несколько раз превышала время нарастания напряжения питания до рабочего значения. При заданном значении сопротивления и емкости конденсатора 2.2 мкФ постоянная времени будет равна примерно 100 мс. Более подробно об этом можно прочитать в документах AN522 «Power-up Consideration» и AN607 «Power-up Trouble Shooting».

Нормально работающий микроконтроллер может начать работать неправильно, если напряжение питания упадет ниже рабочего значения. Это может произойти из-за кратковременной просадки напряжения на линии VDD при переключении мощной нагрузки или из-за разряда батареи. В обоих случаях микроконтроллер PIC может начать работать неправильно из-за этого снижения напряжения (brownout)[139]. Указанное явление может привести к серьезным последствиям; например, нагревательный элемент посудомоечной машины может включиться при отсутствии воды в резервуаре!

Из Рис. 10.11 видно, что при включенном таймере BOR (т. е. при установленном бите BODEN в слове конфигурации) внутренний сигнал сброса будет сформирован при снижении напряжения питания V_DD ниже порогового значения BV_DD[140]. В устройствах, работающих при номинальном напряжении питания 5 В, этот порог составляет 4 ±0.3 В. Для устройств, способных работать в более широком диапазоне питающих напряжений, таких как PIC 12F629/675, это пороговое значение может быть снижено вплоть до 2 В.