1.上电复位电路的作用

单片机正常工作需要稳定的时钟信号，在上电阶段，复位电路为单片机提供复位信号，让单片机在复位状态保持一段时间，等待时钟信号等稳定后然后退出复位状态，进入正常工作状态。常见的复位电路有RC复位电路，复位时间由RC电路的时间常数决定，正确选择复位电路的参数才能保证单片机系统正常工作。

2.RC复位电路工作原理

图1 RC复位电路

STM32的复位引脚低电平有效，常选用RC复位电路，由一个电阻和电容构成，如图1所示，

①系统刚上电时，VDD通过电阻R给电容C充电，电容C上面没有电荷积累，电容两端没有电压，相当于短路，此时充电电流最大；②随着电荷在电容C上的积累，电容两端的电压逐渐升高，充电电流减小，充电的速率逐渐变缓；③最终电容两端的电压等于VDD，此时电流为0，电阻R上没有压降。其变化过程如图2所示，

图2 复位电压变化曲线

复位引脚NRST上的电压小于有效复位电压时，STM32处于复位状态，大于有效复位电压时，退出复位状态。有效STM32F103的有效复位电压 $V_{IL(NRST)}$ =0.8V，复位引脚上的电压小于 $V_{NRST}$ 小于 $V_{IL(NRST)}$ 时，就会触发系统复位。

记该RC复位电路的输入电压为 $U_{i}$ ，电容电压为 $U_{c}$ ，充电电流为 $i$ ，电容两端的电荷量为 $Q(t)$ ，电容值为 $C$ ，电阻值为 $R$ ，根据基尔霍夫电压定律，
$U_{c}+Ri-U_{i}=0$
等价于，
$\frac{Q(t)}{C}+R\frac{\mathrm{d}Q(t)}{\mathrm{d}t} -U_{i}=0$
解上述的微分方程得，
$Q(t)= U_{i}C(1-e^{-\frac{t}{RC}})$
充电电流为，
$i=\frac{\mathrm{d}Q(t)}{\mathrm{d}t}= \frac{U_{i}}{R}e^{-\frac{t}{RC}}$
电容两端的电压，
$U_{c}=\frac{Q(t)}{C} = U_{i}(1-e^{-\frac{t}{RC}})$

其中RC为时间常数，单位为秒。电容充电电流在0时刻最大，然后逐渐下降；电容电压逐渐增加，至无穷时刻增至Uo。3~5个RC时间可认为电容充满。充电电流及电容电压与时间的关系如表1所示，
<center>表1 充电电流及电容电压与时间的关系</center>

$t$	$i$	$U_{c}$
0	$\frac{U_{i}}{R}$	0
RC	$\frac{1}{e}\cdot\frac{U_{i}}{R}=0.37\frac{U_{i}}{R}$	$1-\frac{1}{e} U_{i}=0.63 U_{i}$
3RC	$\frac{1}{e^3}\cdot\frac{U_{i}}{R}=0.05\frac{U_{i}}{R}$	$1-\frac{1}{e^3} U_{i}=0.95 U_{i}$
$+\infty$	0	$U_{i}$

如果电阻R取值10K，电容C取值为0.1uF，那么时间常数RC=1ms，在3~5ms的时间电容充电完毕。

3.测试验证

搭建图1所示RC复位电路进行测试，RC复位电路中电阻R=10KΩ，电容C=0.1μF，时间常数 $\tau$ =RC=10KΩ*0.1μF=1ms， $V_{DD}$ =3.3V。测试复位引脚NRST的电压曲线，波形如图3所示，

图3上STM32上电复位电路波形

由图3可知，在上电初始时， $V_{NRST}\approx0$ ，在经过275μs后， $V_{NRST}=0.8V$ ，即275μs后，STM32已经退出复位状态，在经过3ms之后，复位引脚电压 $V_{NRST}\approx3.2V$ ，即3~5个 $\tau$ 的时间，电容基本充满， $V_{NRST}\approx V_{DD}$ 。通过调整电阻R和电容C的值，RC复位电路具有不同的时间常数，时间常数越大， $V_{NRST}$ 上升的速率越缓慢，从而获得不同的复位时间。

【STM32】上电复位电路

【STM32】上电复位电路

1.上电复位电路的作用

2.RC复位电路工作原理

3.测试验证

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