從上電復(fù)位的討論中可以得知，其可靠復(fù)位所需時(shí)間主要取決于電源電壓的上升時(shí)間；那么對(duì)于此處掉電復(fù)位來(lái)說(shuō)，當(dāng)已沒(méi)有了電源電壓上升的問(wèn)題時(shí)（對(duì)于那種掉電后電源電壓下降到2V者，則應(yīng)先將電源電壓上升到正常值后方可對(duì)RST引腳施加復(fù)位信號(hào)），復(fù)位所需時(shí)間又取決于什么？對(duì)于這一點(diǎn)，相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊(cè)并未給出確切說(shuō)明，只說(shuō)“復(fù)位信號(hào)激活了振蕩器，復(fù)位信號(hào)必須保持有效到使振蕩器起振并達(dá)穩(wěn)定（一般少于10ms）” [1]，這似乎是說(shuō)該MCU的掉電復(fù)位喚醒時(shí)間約為數(shù)毫秒。然而，該數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的相關(guān)內(nèi)部電路框圖[1]以及筆者所作的實(shí)際測(cè)試均表明，情況并非完全如此。

從文獻(xiàn)[1]中與掉電方式有關(guān)的內(nèi)部電路框圖可見(jiàn)，片內(nèi)振蕩器的起振和向后傳輸均受控于掉電控制位PD，因此掉電復(fù)位時(shí)必定是先進(jìn)行片內(nèi)初始狀態(tài)的設(shè)置（其中包含PD位清零），然后才能使片內(nèi)振蕩器起振并后傳。同時(shí)，也正由于片內(nèi)振蕩器的起振是由片內(nèi)初態(tài)進(jìn)行控制的，所以片內(nèi)初態(tài)一旦可靠建立，片外復(fù)位信號(hào)就沒(méi)有必要一直保留到使片內(nèi)振蕩器振幅趨于穩(wěn)定。以下測(cè)試證實(shí)了這一點(diǎn)。

圖二給出了AT89C51在掉電復(fù)位喚醒時(shí)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果，此時(shí)其片內(nèi)振蕩器的片外定時(shí)元件為4MHz的陶瓷諧振器。

圖二 AT89C51在掉電狀態(tài)下復(fù)位時(shí)的起振時(shí)序

由圖二可見(jiàn)，當(dāng)復(fù)位信號(hào)前沿到來(lái)時(shí)，片內(nèi)振蕩器立即在1/2VCC（2.5V）左右處開(kāi)始起振。在起始的3us時(shí)段內(nèi)其振幅很小，4us～9us期間其振幅迅速增加，到10us～15us內(nèi)則漸趨穩(wěn)定。由此可得以下幾點(diǎn)結(jié)論：首先，片內(nèi)振蕩器的起振速度大大快于數(shù)據(jù)手冊(cè)[1]中所說(shuō)的“一般少于10ms”。其次，當(dāng)復(fù)位信號(hào)到來(lái)時(shí)，片內(nèi)振蕩器并未象上電復(fù)位那樣等了一段時(shí)間以后再起振，而是立即起振。這是由于在掉電復(fù)位喚醒前，電源電壓依然存在，使得片內(nèi)振蕩器的某些靜態(tài)工作點(diǎn)仍然維持著，所以一旦復(fù)位操作清除了掉電控制位PD，振蕩器便立即在工作點(diǎn)處（1/2VCC=2.5V）開(kāi)始起振，顯然比上電復(fù)位時(shí)省掉了一段逐步建立工作點(diǎn)所需的啟動(dòng)時(shí)間。

為了確切了解AT89C51的可靠復(fù)位喚醒要求片外所加的復(fù)位信號(hào)至少應(yīng)保持多少寬度，筆者以另一MCU發(fā)出的窄脈沖作為被測(cè)MCU的復(fù)位信號(hào)，并不斷改變其寬度，再以觀察被測(cè)MCU的一個(gè)I/O引腳電平的變化來(lái)判斷是否可靠地完成了復(fù)位喚醒操作，即在MCU進(jìn)入掉電狀態(tài)之前先將該引腳用指令置為低電平，隨后掉電復(fù)位喚醒發(fā)生時(shí)的片內(nèi)初態(tài)設(shè)置操作又會(huì)把該引腳強(qiáng)制置為高電平，最后，由掉電復(fù)位喚醒結(jié)束后的第一條指令再將其立即拉為低電平。測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)外加的復(fù)位信號(hào)寬度為1us～6us時(shí)，被測(cè)MCU有時(shí)不能可靠復(fù)位，具體表現(xiàn)為該I/O引腳被復(fù)位的初態(tài)設(shè)置操作強(qiáng)制拉高后又可能隨著復(fù)位信號(hào)的撤除而立即下降。而當(dāng)外加的復(fù)位信號(hào)寬度大于8us后，被測(cè)MCU就能可靠復(fù)位喚醒并在外加復(fù)位信號(hào)撤除后能順利開(kāi)始執(zhí)行程序。這個(gè)結(jié)果表明：①?gòu)?fù)位時(shí)MCU的端口引腳跟隨復(fù)位信號(hào)的高電平前沿立即變高，滯后小于1us；②復(fù)位喚醒時(shí)MCU的片內(nèi)初態(tài)的設(shè)置領(lǐng)先于片內(nèi)振蕩器的起振。③復(fù)位喚醒時(shí)外加的復(fù)位信號(hào)寬度最小只需幾個(gè)us即可，不必等到振蕩器振幅達(dá)到最大就可使MCU開(kāi)始執(zhí)行指令（上述8us處的振蕩幅度大約為160mVpp），這可能是因?yàn)樵谄瑑?nèi)振蕩器后面有一級(jí)分頻器，將振蕩器在1/2VCC處的小幅度振蕩整形為滿(mǎn)幅度時(shí)鐘信號(hào)了。

由此可知，掉電狀態(tài)下MCU的復(fù)位喚醒雖與片內(nèi)振蕩器有關(guān)，但其喚醒時(shí)間并不等同于片內(nèi)振蕩器從起振到穩(wěn)定的時(shí)間。若想獲得最快的復(fù)位喚醒速度，還可考慮使用片外振蕩器，以便MCU的掉電操作對(duì)振蕩器不構(gòu)成影響。

對(duì)于非MCS51的其它MCU系列，其掉電喚醒的復(fù)位操作和時(shí)序大致與上述相同，只是具體時(shí)間參數(shù)上可能有所差異。以MICROCHIP的 PIC12F508為例[5]，其片內(nèi)主管復(fù)位延時(shí)的定時(shí)器DRT的延時(shí)值分為兩類(lèi)，一類(lèi)是上電復(fù)位時(shí)的延時(shí)值為18ms，另一類(lèi)是采用片內(nèi)RC振蕩器或片外時(shí)鐘輸入時(shí)用作復(fù)位喚醒的延時(shí)值為10us。稍顯不足的是，該文檔還聲稱(chēng)當(dāng)采用片外晶振時(shí)其DRT的延時(shí)值仍為18ms，這顯然與本文所測(cè)數(shù)據(jù)相差甚遠(yuǎn)。

2．結(jié)束語(yǔ)

能否以硬件復(fù)位對(duì)MCU實(shí)行快速喚醒是妨礙采用掉電方式進(jìn)行MCU節(jié)電設(shè)計(jì)的一道門(mén)檻，其關(guān)鍵在于MCU掉電時(shí)的復(fù)位喚醒時(shí)間是否可知、是否夠快。本文工作就這兩點(diǎn)給出了答案。結(jié)論是明確的：采用片內(nèi)振蕩器時(shí)，掉電狀態(tài)下的復(fù)位喚醒時(shí)間小于片內(nèi)振蕩器從起振到穩(wěn)定的時(shí)間（且遠(yuǎn)小于上電復(fù)位時(shí)間），采用陶瓷諧振器時(shí)，該時(shí)間可快至10微秒左右，若想進(jìn)一步加快則可采用片外時(shí)鐘方案。

參考文獻(xiàn)
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[3] 孫涵芳、徐愛(ài)卿。MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]。北京：北京航空航天大學(xué)出版社。1988，2。P.77
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