导言
在嵌入式体系电子设备的运转中，当呈现程序跑飞的状况或程序跳转时，可用手动或主动的办法发信号给硬件特定接口，使软件的运转康复到特定的程序段运转，这一操作便是复位（Reset）；这一进程中，手动或主动发给硬件特定接口的信号，便是复位信号。为了战胜体系因为内因（时钟振动源的安稳性）和外因（射频搅扰）所引起的运转不安稳的状况，在嵌入式体系软件和硬件上，必须作相应的处理和维护。复位操作是一种卓有成效的维护办法，一起复位体系本身也是引起嵌入式体系运转不安稳的要素，在规划时需特别注意。
本文结合笔者亲身经历的实例来阐明Reset的重要性，奇妙地运用Reset使体系作业更安稳牢靠。
1 Reset办法及手法
在嵌入式运用体系中，复位操作包含两个方面——处理器本身的复位和体系中外设（外接功用模块）的复位，如图1所示。
总的说来，嵌入式复位办法首要分硬件复位和软件复位。硬件复位，即选用硬件的手法、经过硬件复位信号对体系处理器或许外设进行复位。只要在RST端呈现必守时刻（详细看体系和处理器的机器周期）的复位电平信号，由CPU采样复位信号，发动复位时序，即可完结复位操作。硬件复位一般包含上电复位、按键复位、电压监控复位和看门狗复位等，这些复位信号，在体系规划时可用逻辑电路组合起来加载到体系的RST端。软件复位，即经过软件手法，在软件结构里对体系复位，从头初始化体系。
按处理器内外来区分，又分为芯片内复位和芯片外复位。所以，硬件复位又分外部硬件复位和内部硬件复位。
关于硬件复位，按复位信号电平凹凸又可分为高电平复位和低电平复位。高电平复位是高电平有用，并在复位脉冲的下降沿完结复位进程；低电平复位是低电平有用，并在复位脉冲的上升沿完结复位。详细用什么复位信号，视嵌入式体系本身而定，但大多选用低电平复位，这与TTL的功耗有关，因为TTL电路中高电平的吸收电流要远小于低电平的吸收电流。
2 上电复位的完结及安稳性规划
2．1 上电复位
上电复位（Power On Reset，POR），即体系上电时经过复位电路，在RST引脚供给一个满意长时刻的复位电平信号，直至体系电源安稳后，再吊销复位电平。在嵌入式体系中，上电复位是体系发动初始化复位，全面而体系地复位处理器内的一切逻辑单元与模块，将初始化内部逻辑操作，如存储器操控器、中止操控器和I／O引脚等的装备。
上电复位是确保嵌入式体系正常运转的根本操作。一般处理器芯片内部自带上电复位电路，图2（a）所示为某MCU（微操控器）Reset引脚示意图，内部自带上电复位电路。MCU芯片上电时，片内POR将发生内部复位信号以初始化芯片内的数字模块，其时序如图2（b）所示。
有的处理器芯片经过在片外增加RC延时电路来得到上电复位信号。RC复位电路的复位脉冲宽度由芯片要求的复位时刻决议，持续时刻取决于RC电路参数，电容太大复位时刻很长，电容太小复位时刻不行，缺乏以安稳复位。
2．2 上电复位失效及应对办法
实际作业时，因为各方面的原因，上电复位会失效。因为遭到搅扰、电源动摇、误操作等原因，时刻短的电压下降形成供电康复时因为电压没有满意POR的发生条件，复位端的低电平复位信号无法再次发动体系从头复位作业，此刻会呈现体系死机；电源二次开关时刻距离太短时，复位不牢靠；当电源电压中有浪涌现象时，或许在浪涌消失后不能发生复位脉冲。这些现象虽然并不频频，但关于某些特别运用场景，如不能随时进行手动复位的长途主动操控体系，却是丧命的。
呈现失效时，常选用进步复位门限来应对，使复位门限坐落处理器正常作业电压规模内，且挨近处理器正常作业时的最低门限。另一应对办法是延伸复位信号时刻，让复位信号在电压值康复后坚持满意长的时刻。电源安稳后还要经过必定的延时才吊销复位信号，以防止电源开关或电源捕头分一合进程中引起的颤动影响复位。别的，为了处理电源毛刺和电源缓慢下降（电池电压缺乏）等问题引起的POR不牢靠现象，有规划人员在RC电路中增加了二极管放电回路，在电源电压瞬间下降时使电容敏捷放电，这样，必定宽度的电源毛刺也可令体系牢靠复位。
2．3 实例剖析：快速开关机单片机发动不安稳
笔者从前做过一个ZigBee物联网项目，选用ZigBeeSoC芯片，硬件结构如图3所示，首要包含一个8051的MCU核和ZigBee收发器。调试时，发现ZigBee模块快速关机然后快速开机，即二次开机时不安稳，有时发动不正常，功用不能完结。在软件里加Trace信息，发现当快速开关机时MCU并没有正常发动，没有进入所需求的初始化和主循环。防止快速关机开机，则能够正常发动。当嵌入式体系关机后当即再开机，有时不能正常作业，是因为复位不充沛，这是嵌入式体系的共同点。
终究发现，因为SoC芯片里有内部POR，所以片外没有加RC复位电路。而作业电源VDD_3V上有20μF电容，下电时不能快速放电。增加外部RC复位电路（100 kΩ电阻和1μF电容），延伸复位时刻，电源安稳后再撤销复位。Reset功用在芯片上下电时更安稳，问题得以处理。有时候电阻电容这种“小器材”往往能够处理“大问题”。
3 电压检测复位
为了防止体系在上电、忽然掉电或许电网瞬间欠压引起嵌入式体系操作失误，更常用和有用的办法是选用具有复位信号输出的电压监测电路。电压监测电路供给多种维护功用：在体系上电、瞬间欠压时供给体系复位信号；体系忽然断电、瞬间欠压时输出监测信号，以供体系施行维护办法，如数据维护、I／O安全设置；可衔接备用电源，确保备用电源的投、切操控。
关于供电体系的容差规模较大、压值精度较低的状况，或许是遇到电网长时刻作业在欠压状况下时，或许会形成体系在正常作业条件下频频复位。这种状况更应该监控电源电压，当监测到电压动摇时，监控芯片向处理器发送电压反常信号，处理器响应该信号并中止正在运转的程序，进入掉电维护子程序，设置复位状况寄存器，防止下次上电时因为寄存器状况过错而无法发动上电复位。
电压监测复位，能够处理电源毛刺等形成体系不安稳。复位电路能够选用分立元件建立，现在常用专用集成电路芯片，阈值电压和复位信号有些可经过编程修正。图4是一个典型的电压监控复位芯片与微处理器的衔接图。
4 看门狗复位
看门狗复位（即程序运转监督复位）可确保程序非正常运转时能及时进入复位状况。看门狗分硬件看门狗和软件看门狗。
4．1 硬件看门狗复位
硬件看门狗的根本原理是，为电路供给一个用于监督体系运转的信号线，当体系正常运转时，应在规则的时刻内给信号线供给一个特定信号；如在规则的时刻内无这个信号，主动复位电路就以为体系运转不正常，并从头对体系进行复位。详细办法是经过处理器的守时复位计数器来完结。此复位电路的牢靠性还与软件有关，行将向复位电路宣布脉冲的程序放在何处，在哪里刺进“喂狗”指令，需作优化。
硬件看门狗复位首要有三种方法：运用内部带WDT功用单元的电路，外部增设WDT电路和专用集成WDT芯片。图5是一个看门狗芯片的作业办法图。
4．2 软件复位
软件复位能够节省电路板的空间和本钱；软件复位办法更灵敏，更快捷。特别是对一些功用模块或许外设的监控，学习硬件看门狗思维，选用软件看门狗更有优越性。用软件来监测功用模块或许外设的作业状况，一旦以为功用模块或许外设作业反常，经过设定特别的符号，到达Reset判据时，则经过处理器强行复位并从头初始化作业反常的功用模块或许外设，而其他功用模块或许外设照旧作业。当然，有时也需求从头复位并初始化整个体系，使体系更安稳地运转。有些体系人为操作硬件复位（按键复位或许上下电）很不便利时，或许有些体系和产品不便于让用户知道其重启时，就可选用软件复位。
4．3 实例剖析：手机找网问题
笔者做过一个功用手机（feature phone）项目，因为手机渠道刚推出，渠道不太安稳，软件存在一些Bug，特别是底层Layer1部分。手机找不到网，或许手机有网但过一段时刻又没有网的现象，发生概率很小，很难Debug。其时软件找了很长时刻的Bug，并把问题反馈给渠道厂商，但没能及时给出处理办法。情急之下，只好做了应急之便，选用软件复位的办法来救急。
在RTOS实时多使命操作体系软件中，增加一使命，设置网络状况标志位来监督网络状况，当手机没有信号时设置某标志；经过恰当的判据，承认是否Reset，假如到达Reset条件就敏捷地软件复位，软件从头初始化，如图6所示。复位进程只能是“偷偷地”快速进行，不能让用户发觉，不然用户体会极为欠好；要坚持用户界面，底层快速重启，不知不觉地完结重启。重启后，网络正常，用户运用正常，奇妙地缓解，当然终究仍是从实质上去处理问题。
5 外设的复位及安稳性规划
5．1 外设复位的特别性与可控性
嵌入式体系一般有LCD显现、摄像头和无线通信模块等外设。外设正常作业也需求正确的复位。有些规划直接将外设的复位引脚与处理器的复位引脚连在一起，共用一个外部硬件复位源，如图7（a）所示。这种衔接办法存在一些问题。首要，这要求复位电路有满意的复位时刻，才干确保处理器和外设都正确复位；其次，一旦外设出问题，那么处理器也需求复位，整个体系都需从头初始化；终究，简单发生异步复位，在处理器复位后，对外设写入指令时，或许被外设所复位掉，导致初始化犯错。
这些问题能够从硬件和软件两个方面来处理。硬件方面，对处理器和外设的复位别离进行复位电路规划，恰当展宽复位脉冲。软件方面，选用延时法，CPU上电后延时一段时刻，等候外设复位充沛，再进行外设初始化。最牢靠并最具操作性的是确保外设复位的可控性，使外设的复位信号与处理器复位信号分隔，由处理器的某一GPIO来操控。当处理器安稳上电完结本身的初始化后，由处理器软件操控外设复位，恰当延时后，再对外设进行初始化，如图7（b）所示。
外设复位的可控性，对要求特别复位时序的外设特别有用。不同的外设，其复位时序要求不同，具有特性与特别性，体系应根据详细的复位时序要求进行特性化复位，不然或许导致外设作业不正常。
关于运用体系中有多个外设时，不应该如图8（a）那样把多个外设的复位引脚连在一起，由处理器的一个GPIO操控，进行一次外部硬件复位。一般选用如图8（b）的衔接办法，处理器完结上电复位后，别离经过不同的GPIO操控、选用不同的延时对各外设别离进行上电及复位。体系运转进程中，某个外设因受搅扰作业不正常时，能够独自对该外设进行复位操作，而不影响其他外设；有利于进步体系规划的灵敏性和牢靠性，能确保多个外设的牢靠运转。
5．2 实例剖析：WiFi模块的特别复位信号
笔者做过一个用WiFi进行数据传输的项目，整个体系如图9所示，SoC处理器模块收集到的数据经过UART传送给WiFi模块，WiFi模块再经过2．4 GHz无线信号传送给无线WiFi AP，终究经以太网口传送给PC，由PC把无线AP获取的数据保存到硬盘。
调试时，发现前端部分作业不安稳，WiFi模块发动不安稳，各次发动现象不一致，有时能正常发动，有时不能正常发动。终究，找到问题的地点点：WiFi模块上电发动时，没有得到正确的复位。体系上电的RC复位电路发生的Reset信号并不能彻底使体系安稳，需求再加一个脉冲信号，如图10（a）所示。WiFi模块的Reset时序包含两个阶段：大于20 ms的上电Reset和大于1 ms的硬件脉冲信号。微处理器SoC上电复位并初始化后，由I／O操控WiFi模块上电及复位，按需求进行了特别复位处理，选用特别的Reset信号和时序，如图10（b）所示，模块能够安稳发动，作业正常，问题处理。
结语
嵌入式体系的复位办法有上电复位、按键复位、电压监控复位和看门狗复位等很多种，正确地规划复位电路，合理并奇妙地运用各种类型的复位操作，能使整个嵌入式体系更牢靠、更安稳地作业。
