AVR单片机复位源与复位方式

复位是单片机芯片本身的硬件初始化操作，例如，单片机在上电开机时都需要复位，以便CPU以及其他内部功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个初始状态开始工作。

除了系统上电的正常复位初始化之外，当系统程序在运行中出现错误或受到电源的干扰出现错误时，也可通过外部引脚RESET进行人工复位，或由芯片内部看门狗定时器（WDT）自动复位，或由芯片内部掉电检测（BOD）来使系统自动进入复位初始化操作。

图2-14所示的电路给出了ATmega16系统的复位逻辑，表2-2给出了复位电特性的参考值。

图2-14 ATmega16系统复位逻辑图

ATmega16单片机共有5个复位源，如下所示：

1）上电复位。当系统电源电压低于上电复位门限V_POT时，MCU复位。

2）外部复位。当外部引脚RESET为低电平，且低电平持续时间大于1.5μs时，MCU复位。

3）掉电检测（BOD）复位。BOD使能时，且电源电压低于掉电检测复位门限（4.0V或2.7V）时，MCU复位。

4）看门狗复位。WDT使能时，并且WDT超时溢出时，MCU复位。

5）JTAG AVR复位。当使用JTAG接口时，可由JTAG口控制MCU复位。

表2-2 系统复位电参数

当任何一个复位信号产生时，AVR单片机将进行复位操作。复位操作过程并不需要时钟源处于运行工作状态（AVR单片机采用异步复位方式，提高了可靠性）。在MCU复位过程中，所有的I/O寄存器被设为初始值，程序计数器（PC）置0。当系统电压高于上电复位门限V_POT（或BOD复位门限电压）时，复位信号撤销，硬件系统Delay Counters将启动一个可设置的计数延时过程（延时时间为t_TOUT，由一组熔丝位SUT、CKSEL确定）。经过一定的延时后，AVR单片机才进行系统内部真正的复位启动。采用这种形式的复位启动过程，能够保证电源电压在达到稳定后单片机才进入正常的指令操作。

AVR单片机复位启动后，由于程序计数器（PC）置为$0000，因此CPU取出的第一条指令就是在Flash存储器空间的$0000处，即复位后系统程序从地址$0000处开始执行（指非BOOT LOAD方式启动）。通常在$0000地址中放置的指令为一条相对转移指令RJMP或JMP，跳到主程序的开始。这样，系统复位启动后，首先执行$0000处的跳转指令，然后转到执行主程序的指令。

由此可见，AVR单片机的复位过程考虑得非常周到，也是非常可靠的。AVR单片机采用5个复位源，异步复位操作，以及内部可设置的延时启动，大大提高了芯片的抗干扰能力和整个系统的可靠性，这在工业控制中非常重要，同时也是AVR单片机的优点之一。与此同时，AVR单片机内部的MCU控制和状态寄存器MCUCSR还将引起复位的复位源进行了记录，用户程序启动后，可以读取MCUCSR中的标记，查看复位是由于何种情况造成的，是正常复位还是异常复位，从而根据实际情况执行不同的程序，实现不同的处理。这对于实现高可靠的系统控制、掉电保护处理、故障处理等应用非常有用，具体请参考AVR单片机的器件手册说明。

1.上电复位

AVR单片机内部含有上电复位（Power On Reset，POR）电路。POR电路确保了只有当V_CC超过一个安全电平时，器件才开始工作，如图2-15、图2-16所示。(www.xing528.com)

无论何时，只要V_CC低于检测电平V_POT时，器件进入复位状态。一旦当V_CC超过门限电压V_POT，而RESET电压也达到V_RST时，将启动芯片内部的一个可设置的延时计数器。在延时计数器溢出之前，器件一直保持复位状态（保持高电平）。经过t_TOUT时间后，延时计数器溢出，将内部复位信号拉低，CPU才开始正式工作。

2.外部复位

外部复位是由外加在RESET引脚上的低电平产生的。当RESET引脚被拉低于V_RST的时间大于1.5μs时即触发复位过程，如图2-17所示。当RESET引脚电平高于V_RST后，将启动内部可设置的延时计数器。在延时计数器溢出之前，器件一直保持复位状态（保持高电平）。经过t_TOUT时间后，延时计数器溢出，将内部复位信号拉低，CPU才开始正式工作。

图2-16 MCU上电复位启动，RESET由外部控制

图2-17 外部RESET复位

3.掉电检测（BOD）复位

ATmega16有一个片内的BOD（Brown Out Detection）电源检测电路，用于在系统运行时对系统电压V_CC的检测，并与一个固定的阈值电压相比较。BOD检测阈值电压可以通过BODLEVEL熔丝位设定为2.7V或4.0V。BOD检测阈值电压有迟滞效应，以避免系统电源的尖峰毛刺误触发BOD检测器。阈值电平的迟滞效应可以理解为上阈值电压V_BOT+=V_BOT+V_HYST/2，下阈值电压V_BOT-=V_BOT-V_HYST/2。

BOD检测电路可以通过编程BODEN熔丝位来置成有效或者无效。当BOD被置成有效，并且V_CC电压跌到下阈值电压V_BOT-（见图2-18）以下时即触发复位过程，CPU进入复位状态。当V_CC回升，而且超过上阈值电压V_BOT+后，再经过设定的启动延时时间，CPU重新启动运行。注意，只有当V_CC电压低于阈值电压并且持续t_BOD后，BOD电路才启动延时计数器计数。

图2-18 掉电检测（BOD）复位

4.看门狗复位

ATmega16片内还集成一个独立的看门狗定时器（WDT）。该WDT由片内独立的1MHz振荡器提供时钟信号，并且可用专用的熔丝位或由用户通过指令控制WDT的启动和关闭，以及设置和清零计数值。当WDT启动计数后，一旦发生计数溢出，它将触发产生一个时钟周期宽度的复位脉冲。脉冲的上升沿将使器件进入复位状态，脉冲的下降沿启动延时计数器计数，经过设定的启动延时时间，CPU重新开始运行（见图2-19）。使用WDT功能，可以防止系统受到干扰而引起的程序运行紊乱和跑飞，提高了系统的可靠性。

图2-19 WDT溢出复位