单片机复位标志位的设置与应用研究

1 引言

设置复位标志位便于区分不同原因引发的复位，作为一种新技术被越来越多的新型单片机所采纳。例如Philips公司的P87LPC700和 P89LPC900系列、Freescale公司（原Motorola半导体部）的MC68HC05系列和MC68HC08系列、Sunplus公司的 SPMC65系列、Microchip公司的PIC系列等，内部都设计了专门用于记录各种复位标志的状态寄存器。 MC68HC08系列有一个复位状态寄存器，负责记录6种复位标志位：上电复位、引脚复位、看门狗复位、非法指令复位、非法地址复位和欠压复位。SPMC65系列有一个系统控制寄存器，负责记录5种复位标志位：上电复位、外部复位、看门狗复位、非法地址复位和欠压复位。51兼容的P89LPC900系列有一个复位源寄存器，负责记录6种复位标志位：欠压复位、上电复位、外部复位、看门狗复位、软件复位和UART收到间隔字符复位（主要作为进入ISP监控程序的途径之一）。就连初学者很常用的 AT89S51/52和P89C52X2，也在其电源控制寄存器PCON中增设了一个上电标志位POF。

2 复位标志位的设置方法

传统的80C51单片机没有设计复位标志位的记录功能，这应该说是一种遗憾，那么能否通过一定的技术手段来弥补这个缺憾呢？这里给广大80C51单片机用户提供一种启示和引导。

实现复位标志位的记录肯定需要一定的硬件电路支持，而这种电路的设计不存在固定模式。笔者利用一片MAX813L设计了一种支撑电路，如图1所示，仅供读者参考。

在图1中，应用了一个4输入端“与非”门G1和一个按钮开关SW1，还占用了80C51的5条I/O引脚P1.0~P1.4以及一个外部中断源 INT0，并且预先通过初始化软件设置INT0为唯一的高级中断源，下降沿触发方式有效，开放总中断使能位EA。平时G1因各输入端都维持在高电平上，因而其输出端也保持高电平。电路中利用了一个海量电容器C1作为储存能量的器件，扮演着备用电池的角色。由于二极管D1的存在，在主电源断电期间，C1仅为单片机供电，应该让这时的80C51进入耗能最低的停机状态（PD模式）。

在图1电路的基础上配合必要的用户软件，就可以在7种不同复位源引起复位之后保存6个标志位来记录7种复位标志，以下分别进行讲解。可以事先在RAM的位寻址区间分配一个字节，例如20H单元，用于记录6个复位标志位，如表1所列。

假设该寄存器定名为SRFR（System Reset Flag Register），字节地址为20H，8位当中仅利用了6位，bit5~bit0分别记录人工复位、欠压复位、看门狗复位、非法地址复位、软硬件复位和软件复位。

① MRST：人工复位。当复位按钮SW1被按下时引发INT0中断；在中断服务程序中检测输入引脚P1.4的状态。如果P1.4=0，则置位MRST，记录下曾经发生了一次人工复位操作。然后进行一次主动的复位操作，方法是从输出脚P1.0输出一个低电平给MAX813L的输入引脚MR，经 MAX813L延时后从输出端RESET送出高电平复位信号给80C51，令其进行一次硬件复位操作。

② LVR：欠压复位。当上游电源电压开始跌落并且下降到MAX813L的PFI检测门限以下，输出端PFO送出低电平，引发INT0中断；在中断服务程序中检测输入引脚P1.3的状态。如果P1.3=0，则置位LVR，记录下曾经发生了一次欠压复位操作；然后进行一次主动的复位操作（方法同上），或者令单片机进入停机状态，以便节省能耗和保持数据，以及等待主电源的恢复。

③ WDR：看门狗复位。当发生看门狗溢出时，MAX813L的输出端WDO送出低电平，引发INT0中断；在中断服务程序中检测输入引脚P1.2的状态。如果 P1.2=0，则置位WDR，记录下曾经发生了一次看门狗复位操作；然后进行一次主动的复位操作（方法同上）。喂狗操作利用了一个I/O引脚P1.1。

④ IAR：非法地址复位。当发生非法地址时，80C51的输出端PSEN送出低电平瞬时脉冲，也会引发一次INT0中断；在中断服务程序中检测输入引脚 P1.4~P1.2的状态。如果P1.4~P1.2=111，则置位IAR，表示发生了一次非法地址复位操作；然后进行一次主动的复位操作（方法同上）。  

⑤ SHR： 软硬件复位。当发生了软件陷阱的捕捉事件，或者软件看门狗的溢出事件时，可以直接置位SHR，代表发生了一次软硬件复位操作；然后进行一次主动的复位操作（方法同上）。如果利用T0作软件WDT，则应该同时设置INT0和T0中断源为高级中断。

⑥ SWR： 软件复位。当发生了软件陷阱的捕捉事件，或者软件看门狗的溢出事件时，也可以直接置位SWR，代表发生了一次软件复位操作；然后调用软件复位程序SWRST即可。软件复位程序的编写方法如下：



⑦ POR：电源上电复位。虽然在用户定义的系统复位标志寄存器（SRFR）中，没有直接设置一个POR标志位，但是如果检测以上6个标志位同时为0，则表明此前进行的是一次上电复位。理由是，经过实验验证（实验所用的单片机型号为SST89C58），在每次初次加电时，包含RAM的20H单元在内的80C51内部 RAM区间（00H~7FH），其内容全部自动清零；在每次RST引脚复位（或者软件复位）时，其内容维持不变。而各个SFR无论是上电复位还是RST引脚复位时，均被还原为原始值（又称复位值），如表2所列。