Формирователи сигнала начального сброса для МК

Начальный сброс требуется любому МК. Организуется он через выводы RES (активный НИЗКИЙ уровень) или RST (активный ВЫСОКИЙ уровень). В идеализированном МК используется сигнал RES, как и в большинстве широкораспространённых моделей.

Предполагается, что внутри МК в цепи начального сброса находится «pull-up» резистор сопротивлением примерно 30... 100 кОм. Он подтягивает к питанию вход внутреннего триггера Шмитта. Пороги срабатывания последнего напрямую зависят от напряжения питания Усс. Однако, унификация в этом направлении отсутствует, что видно из анализа даташитов (Табл. 4.1). Следовательно, при «слепой» замене одного типа М К другим, можно столкнуться с проблемами сброса.

Вход RES, кроме своего прямого назначения, также используется как приёмник сигналов подсистемы программирования. Это накладывает определённый отпечаток на схемотехнику, т.к. разработчик должен предусмотреть дополнительные развязки и защиты, чтобы «сброс» не мешал «программированию».

ВНИМАНИЕ! Программирование во всех последующих схемах будет осуществляться через низковольтный интерфейс ISP. Но существует ещё и высоковольтное программирование с подачей напряжения +8...+14 В на вывод RES. В таких случаях надо использовать специальные типы программаторов и вносить изменения в схемы согласно рекомендациям даташитов МК.

На Рис. 4.1, а...л показаны схемы организации внешнего сброса в МК без подключения программатора. На Рис. 4.2, а...ж показаны схемы сброса, совмещённые с цепями низковольтного программирования через интерфейс ISP.

Рис. 4.1. Схемы организации внешнего сброса МК без подключения программатора (начало):

а) защитный диод VD1 ставится при большой ёмкости конденсатора C1 для ускорения его разряда при выключении питания. Фильтр R2, С2 устраняет колебательные процессы на фронтах сигнала и снижает высокочастотные наводки. Согласно указанию в даташитах PIC-контроллеров, резистор /^ограничиваетток во входную цепь МК при стрессовых напряжениях EOS (Electrical OverStress) и при электростатических разрядах ESD (Electrostatic Discharge);

б) сигнал начального сброса формируется автоматически внутренними цепями МК. Достоинство схемы — высокая помехозащищённость, простота, охрана от «взлома» прошивки в уже собранной конструкции. Недостатки — невозможность внешнего «кнопочного» сброса и необходимость выпаивания МК (либо изъятия его из панельки) для повторного программирования. Кроме того, придётся использовать достаточно сложный автономный программатор вместо простого внутрисхемного;

в) упрощённый вариант организации начального сброса, часто применяемый на практике. Допускается большой разброс номиналов R1, C1. Конденсатор C1 устраняет случайные перезапуски МК в условиях сильных наводок и помех;

г) кнопкой SB1 осуществляется одновременный ручной сброс нескольких МК в многопроцессорной системе, что полезно для синхронизации начала их работы;

д) МК анализирует состояние кнопки SB1 и при её нажатии производит принудительный программный самосброс (запуск программы с начального адреса), что в первом приближении эквивалентно нажатию кнопки сброса;

е) удалённый сброс МК через СОМ-порт компьютера. Резисторы R1, /^ограничивают входные токи. Диоды VDI, VD2 при отрицательном уровне сигнала TxD обеспечивают «истинный» нуль на входе сброса RES благодаря взаимной компенсации напряжений;

Рис. 4.1. Схемы организации внешнего сброса МК без подключения программатора (окончание):

ж) сброс при начальной подаче питания осуществляется цепочкой R1, C1, а принудительный внешний сброс — импульсом отрицательной полярности через логический элемент DDI;

з) аналогично Рис. 4.1, ж, но с импульсом внешнего сброса положительной полярности;

и) при разомкнутом положении переключателя SA1 сброс производится только от кнопки SBJ, а при замкнутом — организуется дополнительный канал сброса через транзистор VT1. Одновременно на вход МК через делитель R4, R5 поступает ВЫСОКИЙ уровень, который сигнализирует о смене режима;

к) аналогично Рис. 4.1, и, но без кнопки сброса и с другой полярностью сигнала смены режима на входе МК. Управление транзистором VT1 производится от СОМ-порта компьютера;

л) DA1 — это детектор «просадок» питания с внутренним «pull-up» резистором 5.5 кОм.

Рис. 4.2. Схемы организации начального сброса МК с подключением низковольтного внутрисхемного программатора ISP (начало):

а) здесь и далее к входу ISP подключается внутрисхемный адаптер программирования. Резистор R2 защищает его от перегрузок по току при нажатии кнопки SB1. Элементы R1, C1 формируют при включении питания импульс начального сброса, длительность которого подбирается экспериментально. Кнопка сброса SB1 может быть с фиксацией или без фиксации контактов. Если резистор R2 заменить перемычкой, то во время программирования нельзя замыкать контакты кнопки SB1, иначе произойдёт сбой или выход из строя адаптера ISP;

б) мигающий светодиод HL1 позволяет устранить «дребезг» контактов кнопки SB1. На вход сброса МК при кратковременном нажатии кнопки SB1 поступает одиночный импульс отрицательной полярности длительностью около 80 мс (зависит от типа светодиода HL1). При длительном замыкании контактов кнопки SB1 происходит периодический сброс МК с частотой «мигания» светодиода 2...3 Гц, что может пригодиться при тестовых проверках;

в) резистор R2 развязывает цепь начального сброса R1 С1, VD1, которая формирует импульс рестарта при включении питания, от сигналов адаптера программатора ISP;

г) транзистор VT1 инвертирует сигнал сброса RES и выдаёт его в положительной полярности для синхронизации работы других узлов устройства;

д) внешний сброс импульсным сигналом, подаваемым с LPT-порта компьютера. Диод VD1 обеспечивает развязку от адаптера ISP. Резистор R1 поддерживает ВЫСОКИЙ уровень на выходе микросхемы DDI при отключённом кабеле от LPT-разъёма. Светодиод HL1 индицирует момент генерации импульса сброса;

Рис. 4.2. Схемы организации начального сброса МК с подключением низковольтного внутрисхемного программатора ISP (окончание):

е) цепь сброса R1, C1 и вход программирования ISP развязаны между собой резисторами R2, R3. Кнопка внешнего сброса SB1 может отсутствовать;

ж) микросхема DA1 одновременно является стабилизатором питания +3.3 В, формирователем сигнала сброса от кнопки SB1 и детектором пониженного напряжения с пороговым уровнем +3 В. Если сигнал ISP не используется, то резистор R1 можно заменить перемычкой.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.