外部 IC 连接 NRST 导致 MCU 内部复位信号失效的问题

只看该作者 · 2021-11-10 20:30

问题：
有客户在产品的设计中，使用外部IC 的GPIO 通过连接NRST 引脚来对STM32 MCU 进行复位控制时，会遇到以下问题:
IC 可以对MCU 进行复位控制，但是芯片内部的复位信号(如看门狗等)不能对MCU 进行复位，甚至影响引脚功能.

只看该作者 · 2021-11-10 20:31

调研： STM32 MCU 的复位电路结构分析:  STM32 MCU 的NRST 是一个双向接口，在内部复位电路产生复位动作时，会输出一个低电平的信号;  如果外部IC 输出的是高电平，则信号会发生冲突，相当于一个高电平除了导致低电平的复位信号不起作用，而且因
为复位引脚的CMOS 器件导通的内阻很小，NRST线路上产生比较电流大的电流，可能损坏器件.
对于IC 常见GPIO 典型结构进行分析:

只看该作者 · 2021-11-10 20:32

1. 当IC 端GPIO 配置为Push-pull 模式:  IC 与MCU 连接的内部结构框图如下：

 根据内部结构框图分析可知:

所以在这种模式下，如果配置为输出时，需要增加一个二极管作为保护.

只看该作者 · 2021-11-10 20:33

2. 当IC 端GPIO 为Open-Drain 模式:  IC 与MCU 连接的内部结构框图如下：

 分析结果如下表:

所以在这种模式下，如果配置为输出时，不需要增加一个二极管作为保护.

只看该作者 · 2021-11-10 20:34

分析总结:
所以建议客户在设计电路的时候，根据以上分析确定是否增加保护二极管.
特殊情况:
如果遇到以下情况:
客户设计电路的时候没有考虑到NRST 的双向引脚结构，电路已经设计好，且外部IC 的GPIO 结构只有Push-pull 模式.
可以通过软件配置为做以下处理:  当输出低电平时，配置GPIO 输出为低电平.  当输出高电平时，配置GPIO 为输入下拉.(相当于释放NRST 控制，STM32MCU 的上拉电阻自动将NRST 电平拉高).

只看该作者 · 2021-11-10 20:35

结论：
外部IC 连接NRST 信号导致MCU 内部复位信号失效的问题是由于STM32 MCU 的NRST 引脚结构引起的，所以在设计和使用
此功能的时候需要加以注意并参考按照以下处理方式进行处理

只看该作者 · 2021-11-10 20:51

处理：
在产品设计中使用外部IC 控制NRST 可以做以下处理:
1. 如果IC 的GPIO 是Push-pull 模式时:
a. 硬件上处理:增加一个保护二极管.
b. 软件上处理: · 当输出低电平时，配置为输出低. · 当输出高电平时，配置为输入下拉，MCU 的上拉电阻将NRST 电平拉高.
2. 如果IC 的GPIO 有Open-Drain 模式，配置为Open-Drain 模式.