解决STM32接入CH340芯片升级电路初始化进入升级模式时可能出现的死机问题

目录

1. 问题描述

我所用的CH340G（CH340K也用过）接在MCU的电路中，在插入CH340G/K 的接插件（TYPE-C或其他）后MCU就会卡死，这种现象实际上是MCU进入了升级模式导致的。
解决方式从CH340G/K 的升级电路入手。

2. 问题分析

2.1 CH340G/K 的初始化波形

初始化波形：

1. RST#，CH340G的RST#引脚，低电平有效（正常情况是高电平）；
2. DTR#，CH340G的DTR#引脚，低电平有效（正常情况是高电平）；

2.2 第1种USB升级电路

此电路简单：

1. CH340G/K 的DTR# 接-> MCU-BOOT0
2. CH340G/K 的RTS# 接-> MCU-REST
3. CH340G/K 的 RST# 直连 MCU-REST，并上拉直3.3V；
4. CH340G/K 的 DTR# 直连 MCU-BOOT0，并下拉直地；

升级，时配置：

出现问题：
MCU正常工作时，插入TYPE-C瞬间，CH340G/K 初始化，初始化波形如第2.1章节。
此时，在RST#上升沿结束时，即MCU复位完成时，DTR为高电平，即BOOT0为高电平，MCU进入升级模式，问题出现了。

这种电路可以正常升级，只要不插入TYPE-C 或其他CH340G/K 的接口 可以正常工作。

2.3 第2种USB升级电路

把第一种电路反过来连接，也不行，原因是，DTR#和RST#是同时完成上升沿动作的。

这种电路可以正常升级，只要不插入TYPE-C 或其他CH340G/K 的接口 可以正常工作。

2.4 第3种USB升级电路

在第1种电路的基础上，将DTR#反向，即利用PNP三极管电路：

这样做的目的是在 MCU-REST 完成上升沿后检测到的 MCU-BOOT0 电平为低电平，R51不焊。

CH340G/K 的 RST# 直连 MCU-REST，并上拉直3.3V；

结果，发现也不行，现象同上。

这种电路可以正常升级，只要不插入TYPE-C 或其他CH340G/K 的接口 可以正常工作。

2.5 第4种USB升级电路

如2.4章节，CH340G/K 的 RST#结束上升沿时，MCU-BOOT0检测到的电平为低电平，问题依旧，故问题应该在波形另一端，波形开始位置，MCU-REST 应该最先拉低？？？
试一下，在2.4章节的基础上，将CH340G/K 的 RST# 与 DTR# 反接：

CH340G/K 的 DTR# 直连 MCU-REST，并上拉直3.3V；

上电，插入TYPE-C ，MCU不再死机，继续正常工作。

注：这种电路存在一个问题，插入TYPE-C时 ，MCU虽不再死机，但是会重启，这是因为 DTR# 直连MCU的RESET引脚，一旦CH340G/K初始化，MCU将会复位。

此时，CH340G/K 的升级配置应为：

升级时，CH340G/K 的 引脚状态：

2.6 第5种USB升级电路

由第4种升级电路可知，在CH340G/K 初始化时，CH340的DTR#脚控制MCU的RESET引脚，因为MCU完成复位时，MCU的BOOT0为低电平，MCU不会进入升级模式，但问题在于在CH340G/K 初始化时，MCU依旧会复位，也就是插入TYPE-CMCU就会重启，在某些情况下，这个不是我们想要的结果。

由章节2.1中的初始波形图片可知，CH340G/K 的 DTR# 先拉低，DTR# 和 RTS# 同时拉高，DTR# 低电平保持时间较长，为防止 DTR# 的低电平造成MCU复位，可以通过 RTS# 控制 DTR#，也就是在 RTS# 为低电平器件，使 DTR# 无法下拉至低电平。

在章节2.5中的电路基础上增加PNP三极管，如下图：

1. 在 RTS# 为高的情况下，MCU的NRST无法被拉低，因为三极管无法截止，MCU不会复位；
2. 在 RTS# 为低的情况下，DTR# 为低，三极管无法截止，MCU不会复位；

其他部分电路：

BOOT0控制部分：

复位部分：复位里面的电容可能对启动造成延时，导致MCU启动失败，必要时去掉或者选择容值较小的电容

插入TYPE-C 后，MCU引脚电平变化：

可知，RESET不会被拉低，MCU不会复位；
经过观察，插拔TYPE-C数据收发正常，不会中断。

此时，CH340G/K 的升级配置应为：

注： 如果电路走线过长可能导致电平略微延时造成误触发，可在下图位置加入100nF（可调）的电容；

2.7 整理一下最终的电路形态

图1

图2

3. 总结

在 CH340G/K 初始化时：

1. MCU-REST 在 MCU-BOOT0 处于低电平状态下，进行下拉操作，在MCU-REST 与 MCU-BOOT0 恢复正常电平时，将导致MCU死机，MCU-REST 先于 MCU-BOOT0 下拉可解决该问题；
2. MCU-REST 在 上升沿结束时将判断 MCU-BOOT0 的状态，MCU-BOOT0 处于高电平，MCU死机，MCU-BOOT0 处于低电平 MCU 正常；

作者：LuDvei