PIC16F17xx单片机的POR和BOR那些事

大家好，我是电源漫谈，PIC16F单片机使用广泛，在工业，汽车领域都有很多应用，本文通过介绍此芯片POR和BOR相关的特性，以便对上述性能有一些基本的理解，有助于一些典型问题的分析。

图1 多种复位源  

类似于一般的单片机，PIC16也可以有多种复位源使其处于复位状态中，如POR上电复位，BOR掉电复位，MCLR pin的外部复位，WDT看门狗复位，或者通过指令进行复位，除此之外，还有一些和堆栈使用故障相关的复位等，今天我们重点分析POR和BOR这两种和VDD相关的复位。  

谈到POR和BOR复位，不得不提到一个启动定时器Power Up Timer，这个定时器可以用来扩展POR和BOR之后的复位时间，当然它可以选择使能或者不使能，通过这个功能，可以允许MCU的供电电压VDD可以有充分的时间达到稳定。  

图2 PIC16片上复位电路的框图  

从上述PIC16的复位电路框图来看，下面三种复位POR,BOR,LBOR涉及到VDD电压的状态，同时在控制链路上可以选择Power Up Timer的使用，最终让器件复位。  

POR电路复位说明  

简单来说，POR电路使得器件处于复位状态，一直等到VDD电压达到一个可以接受的最小运行电压，当VDD上升比较慢时，或者需要快速运行速度时，或者一些模拟外设性能发挥等，都需要VDD电压大于最小运行电压。PWRT,MCLR,BOR等电路都可以用来扩展复位时间，一直到所有的器件运行条件都满足。  

图3 PIC16的供电电压  

上表中显示了PIC16F176x及PIC16LF176x两个系列产品的供电电压相关的规格，可以看到D001项指标中显示降低了供电电压到2.3V,则限制了MCU的运行系统时钟频率为16MHz，同时也可以看到RAM数据保持需要的电压至少是1.5V.

施

图5 慢速上升VDD时的POR和POR REARM特性  

从上图中NPOR信号来看，当VDD电压处在BPOR电压以下时（当电压下降时有一个延时TVLOW为2.7uS）,器件将处于复位状态，当电压上升到VPOR之前（此时也有一个延时参数TPOR为1uS）器件处于复位状态。  

这里重点说一下Power Up Timer的特性，它提供了一个标准的64ms的Time-Out时间，它将加在POR或者BOR复位释放之后启动，一般来说只要PWRT是低电平，那么器件一定是处在复位状态，在器件启动中的主要作用就是，让VDD获得足够的延时以便达到稳定状态。这个定时器可以在配置字中使能PWRTE位清零来实现使能。  

BOR电路复位说明  

当器件电压VDD达到一个可选的最小电压时，器件将处于复位状态，这将使得在POR和BOR电压之间可以实施完整范围的保护。BOR模块具有四个运行模式，BOR总是使能，BOR当睡眠时不使能，BOR被软件控制，BOR总是不使能等，这是由配置字中的BOREN位决定的。接下来我们详细说明一下四种模式的区别。  

BOR电压值是可以选择的，通过配置配置字中的BORV位就可以选择，VDD噪声抑制滤波器阻止了在一些小事件中BOR的误触发，如果VDD下掉到低于VBOR一段时间，这段时间大TBORDC时，那么器件将发生复位。  

图6 BOR运行状态说明  

从上述简图中看，当VDD电压掉到一定电压时，且这个状态会持续一定时间，那么器件将进行复位，当电压再次上升到BOR时可以采用Power Up Timer扩展复位时间。  

图7 BOR复位相关规格说明  

在上述表格中，我们可以看到33参数为Power Up Timer周期，典型值为65ms，35参数为BOR电压的三个选项，对于PIC16F176x系列来书，不同的BORV值可以选择不同的BOR电压，最小值为2.3V或者2.55V.

同时可以看到36参数为BOR滞环电压VHYST为最大75mV,37参数为BOR的响应时间为最大35uS。  

图8 BOR的示意图和相关参数规格的关系  

从上述BOR示意图中，我们可以看到当电压VDD下降到VBOR时，经过参数37响应时间delay后，器件进入复位状态，电压再次达到VBOR时，由于有滞环电压VHYST，因此会有一点delay，当使能Power Up Timer后，这个定时器基于参数33进行delay复位时间，结束这个时间后，器件退出复位状态。  

图9 BOR的四种状态  

从上述例子中，可以看到对BOR释放,和从睡眠中唤醒，启动都是没有delay的。BOR的ready Flag BORRDY=1将会在CPU执行指令之前设置，因为BOR电路是通过BOREN位强制使能的。  

当配置字的BOREN为编程为11时，BOR就会总是处于使能：  

器件启动将发生delay，直到BOR是ready的，并且VDD是高于BOR门限的。BOR保护在睡眠中是有效的，因为一直都是使能的，所以BOR不会出现睡眠中启动delay。  

BOR在睡眠中是关闭：  

当配置字的BORENx位是编程为0b10时，除了在睡眠中，BOR都是使能的。器件启动将会delay，直到BOR是ready并且VDD电压高于BOR门限电压。BOR保护在睡眠中是无效的，器件唤醒将会delay，直到BOR是ready。  

BOR通过软件控制：  

当配置字的BORENx位设置为0b01时，BOR是由BORCON寄存器中的SBOREN软件位控制，器件启动是不会受BOR ready的条件所delay，也不会受VDD电平而delay。当BOR电路ready后，BOR保护将开启，BOR电路的状态是在BORCON寄存器中的BORRDY位体现，这种情况下，BOR保护功能不会受睡眠条件的影响。  

图10 VDD的上升时间影响  

对于POR和BOR来说，受到VDD上升时间的影响，从规格来看，为了确保POR和BOR电路信号合理释放，需要满足最小0.05V/ms的启动时间。  

最后说一下，低功耗BOR复位是复位系统一个重要的部分，LPBOR是用于监控外部的VDD pin，当太低的电压检测到后，器件就会处于复位状态，当这发生时，寄存器位BOR位就会改变去表示BOR复位发生了。BOR和LBOR两种情况都会设置同一个bit。LPBOR是受配置字的LPBOR位控制，当器件擦除后，LPBOR模块是默认disable的。LPBOR模块输出信号用以表示是否复位发生，这个信号会和BOR模块的复位信号取或，以便提供一般的BOR信号，给到PCON寄存器和电源控制模块。图7中，可以看到LPBOR=1时，BOR电压检测为1.8V.

以上对PIC16F17xx系列这个芯片的POR和BOR,及LPBOR等特性做了一些基本的分析，希望能对读者有一定的帮助，在遇到类似的问题需要分析时能够做到概念清楚。