STM32單片機的應用筆記 奇怪的NRST 管腳異常復位問題
關鍵字：漏電流， ADC
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1 引言2 復位問題及排查3 總結
1. 引言
2.復位問題及排查
這個問題是客戶對開發的平臺做EMS 浪涌測試的時候發生的， 平臺上使用了一個STM32G474 RCT6 MCU 。在某個等級的EMS 測試中， 客戶發現MCU有時候會異常復位而影響平臺的穩定工作。
2.1. MCU 異常復位問題的通常解決思路
我們知道， 導致MCU異常復位的原因有很多， 比如外部復位電路被干擾， MCU 電源的異常跌落， 看門狗不能正常喂狗導致的復位等等。STM32 MCU 的復位標志位寄存器可以幫助我們發現導致異常復位的線索。復位標志位的相關信息可以在STM32 MCU 的Reference Manual 中找到。在RCC 節的RCC_CSR 寄存器中，我們可以看到：
圖中紅色圍住的部分就是復位標志相關的寄存器。
LPWRRSTF:低功耗模式復位標志位， 被置1 表示發生了非法的STOP, SLEEP 或SHUTDOWN 等低功耗模式進入。
WWDGRSTF: 窗口看門狗復位標志。
IWDGRSTF: 獨立看門狗復位標志。
SFTRWTF: 軟件復位標志位。
BORRSTF: 欠壓復位標志位。
PINRSTF: 從NRST引腳輸入產生的復位的標志位。
OBLRSTF: 加載選項字節產生的復位的標志位。
以上的標志位被置1 表示發生了相關的復位。
這些被置1的標志位可以通過向RMVF 位寫1清除。
在一次正常的MCU上電過程中， 電壓的上升和PDR 電路的工作必然會導致BORRSTF 和PINRSTF 被置位1， 因此在做EMS實驗前， 需要先通過向RMVF 寫1將所有復位標志位清除， 然后觀察在EMS 測試導致的復位后， 哪些復位標志位被置位了。 例如，當觀察到BORRSTF 被置1表示發生了欠壓復位， 需要重點檢查MCU供電電路包括濾波/退耦電容的設計和布局等等。 PINRSTF 位被置1表示MCU 的NRST 管腳接收到了能夠觸發復位的異常低電平， 需要檢查NRST 的外圍電路是如何被干擾的， 或設法增加濾波電路濾除干擾。 WWDGRSTF 或IWDGRSTF 被置1表示喂狗不正常導致了復位，一般是由程序在EMS測試中運行不正常進入死循環導致，MCU 被EMS干擾影響的途徑相對難以判斷，可能是地或某個/些GPIO管腳被EMS 干擾侵入而影響了MCU 的正常運行。 通過觀察異常復位發生后的復位標志位，可以使我們避免解決問題時在不相關的電路上浪費時間， 比如如果只有BORRSTF 被置位， 我們需要重點關注供電電路， 而不需要在復位管腳相關電路做無用的調整。
2.2. 在客戶開發平臺上的排查
根據上面2.1節描述的思路，我們在客戶的平臺上排查發生異常復位的原因， 通過檢查STM32G4 的復位標志位，發現復位發生后PINRSTF 被置1了。 這似乎是個簡單的NRST 復位管腳被干擾的問題。但是觀察客戶的設計， NRST 管腳并沒有外接比較長走線的外部電路， 只是在管腳放置了一顆0.1UF 的電容。按常理這樣的電路一般不會將干擾引入NRST 管腳。
為了避免是0.1UF 電容將地噪聲引入管腳， 拆除這顆電容后再做浪涌實驗， 結果PINRSTF 還是被置位。
STM32G4有一個新功能， NRST 管腳可以被復用為一個GPIO PG10， 當這個管腳被定義為PG10后， 加在這個管腳的低電平干擾將不會再導致MCU 復位。但是奇怪的事情發生了，STM32G474第7腳由NRST 改定義成PG10后(Option byte中修改)，浪涌實驗中依然發生了PINRSTF 被置位的現象。 這時候看來不能只局限于NRST 管腳的探查了，干擾是不是從其它GPIO 竄入MCU 并進一步通過耦合影響了復位電路的工作呢？ 在LQFP的封裝中，由于MCU 內部并行的較長的bonding線的存在， 相鄰的GPIO之間 最可能產生耦合干擾， 所以我們從第7腳相鄰的第6和8腳開始排查。分別將它們的外部信號斷開。通過排查， 第8腳信號斷開沒有解決問題。 但是當將第6腳相連的晶振和電容斷開，并改用內部HSI 時鐘源后， 異常復位問題消失了， PINRSTF 不再被置位。看來干擾是從第7腳進入的。觀察客戶的PCB 設計， 發現晶振的LOAD 電容接地并不是直接接地平面， 而是經過一根細長的地走線后才由一個過孔連接到地平面，很明顯這根細長的地走線在浪涌測試中作為天線接收了干擾并經電容傳遞到了MCU 內部。3. 總結
MCU 內部是遠比MCU 外部電路更復雜的微電子電路，內部線路間距小，不同功能間可能只是由電子開關或多路復用器做選擇，當高頻干擾進入MCU 后，干擾可以在看似不直接相連的電路間耦合而影響MCU 的正常工作。重要的是避免干擾進入MCU。在排查干擾傳遞的路徑時，不要將目光局限于直接相連的電路或管腳。
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原文標題：應用筆記 | 奇怪的NRST 管腳異常復位問題
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