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STM32H5 的 PB14 引脚被意外拉低的问题解析

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STMCU小助手 发布时间:2025-8-26 17:03
1. 问题现象4 Y5 }2 o; [/ k1 F5 j
客户反馈,使用 STM32H523RET6 应用中配置了两个 IO 口,PC9 为输出模式,内部下拉;PB14 为输入模式,内部上拉。在程序中将 PC9 引脚输出高电平,结果观察到 PB14 的电平被拉低。
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图 1 PC9 输出低时, PB14 为高
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图 2 PC9 输出高时,PB14 被拉低

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7 r9 |' Z" `% Z8 s7 G5 P$ F2. 问题重现3 T  x+ L: V: ]8 V. `+ Q" p
使用 NUCLEO-H533RE 板,新建一个 cubemx 工程(cubemx 版本 : v6.13.0),按客户问题所述配置 PC9 和 PB14, 然后在代码中驱动 PC9 输出高,结果很容易就重现了问题。# D) W: i" k3 l
8 ?6 e/ ?9 g' W: e. A& d
3. 问题分析0 a3 R5 h* p$ S! ?% L
一般来说,在 ST 官方 DEMO 板上很容易重现,就意味着问题能很快解决或者很可能是芯片就是如此设计的。于是查找相关文档,注意到 PC9 可复用为 UCPD1_DBCC2 引脚,而 PB14则可复用为 UCPD1_CC2 引脚。STM32H5 默认时 UCPD 外设的 DB(Dead Battery)功能是激活的,而这个 DB 特性刚好会影响正常的 GPIO 功能,这个在 AN2552 Rev7 文档中的第11.3.1 节有相关描述 :
# w- y( f8 t, n  U
4 H* b7 r% p- i) u在 DBCCx 引脚(PC9)上检测到电压超过 1V 时,则芯片内的 Rd 电阻激活,进而将 CCx 引脚(PB14)拉低。
0 r) U& x+ v/ y- [8 j7 g) x4 p( f5 X: t; n, a# i+ h& n
也许有人会问,我啥也没做啊,我也没用到 UCPD 外设,我的电路图也根本不是图上这么设计的,芯片怎么会这样?
1 c  `3 X. X- B5 m# [$ }
6 J* R, ?% Q3 _) e* M7 l5 Q
6 |& L, ]! m4 k3 K* H
这就得回到 USB Type-C 接口的 PD 功能来说了。USB Type-C 口大体上来说数据可分为三个通路:USB3.x 数据通路,USB2.0 数据通路,以及走 CC 线的 PD 协议,当然还有 VBUS 上的电力供应。. ^! J/ x6 o' P# A8 q# @

; g+ B  C9 Y3 {/ N/ T; [8 Q$ U+ t

; z9 b2 S' E# r: E8 J  uCC 线上的 PD 协议正是用于 SOURCE 端和 SINK 端之间进行电力协商的,经典的应用场合就是 SOURCE 端比如手机充电适配器向带电池的 SINK 端(比如手机)充电,用多大功率,多少电压,最大电流多少,这个就得协商,协商的过程是通过 300K 的 CC 线来进行的。
2 |" b- F! ?9 [& v4 ?
10.png
图 3 USB Type-C 口的 CC 线连接
% H1 g& T/ Q5 Y

* J, j. [, h3 F) n! q& F0 sSTM32H5 是带 UCPD 外设,全称 USB Type-C®/USB Power Delivery interface. 是专门( k; S3 m( |$ C2 ^
用于 CC 线上的 PD 协议通信的外设。4 t* ^: P! X( F- h7 e9 P
3 {4 p& @8 j. v! ?2 R5 T
2 j  k& o% Z$ i& M. r
如上图所示,SOURCE 端通过检测 SINK 端的 Rd 电阻来判断是否有 SINK 设备连接,只有检测到这个连接,在 USB Type-C 口上的 VBUS 才会供电过去,否则不会有电供应。这就涉及到一个问题,若 SINK 端是电池设备,且电池耗尽(Dead Battery)时,SOURCE 端还能正常供电吗?' ]6 [& b6 D1 t

/ V2 `5 v4 ~  e- _

: `% h; u( X  h1 y% k- ^. ^这里存在一个关键逻辑点:当 SINK 端电池耗尽时,SOURCE 端是否仍能检测到 Rd 电阻?进一步说,假设 SINK 端的 PD 芯片为 STM32,在其未上电前,CC 引脚(PB14)必须对外呈现 Rd 下拉电阻特性——这是 UCPD 协议中 DB(Dead Battery)功能的核心要求。
% p$ Z/ R" p/ \: y" o
9 `* c: d4 Z( g; }/ d

# \) ^0 A$ L  d: M* p3 {若 CC 引脚未表现出 Rd 电阻,SOURCE 端会认为 SINK 端不具备受电条件,从而不会通过VBUS 供电。而没有 VBUS 供电,STM32 就无法上电运行,形成 “无电-无法上电-无法反馈” 的死循环。因此,STM32H5 芯片默认激活 DB 功能,正是为了确保在未上电状态下,CC 引脚通过内部下拉电阻满足 SOURCE 端的检测要求,从而触发 VBUS 供电流程。/ v3 n# w& a! B8 y" h. ?

) |# l! y! R. l4 T. Y

" t0 x: V6 z% _+ A( @2 {) s知道了原因,那么解决方法就很简单,即在代码中将 DB 功能关闭,才能释放 DBCCx 引脚作为普通 GPIO 引脚的功能,如 :
6 B& r3 p, S" _3 w( y
# n, ]6 P7 \2 b! z同时,因为 UCPD_DBCCx 引脚(PC9)只要一检测电平>1V,则会将内置的 Rd 电阻激活。如果 DBCC 引脚仅只用于 GPIO 功能,为了避免意外激活 Rd,建议在 DBCC 引脚外加上 100K的下拉电阻。( B2 X8 _2 V4 g1 o
11.png
图 4 当 DBCC 引脚(PC9)用于 GPIO 功能时的建议电路
: y: l* r# B9 U2 u+ ^+ h" f

0 e3 u8 f7 j/ M" N+ d这就是整个解决方案了。0 j. X; G; x6 U) h0 W" w* |8 b$ r

. g2 \% K: B3 z4. 后记+ u( t! k9 S8 J! G* f! \& b
在 STM32G0 中,同样的问题,在 STM32CubeMx 中是可以配置是否在代码中关闭 DB 特性的。见下图示意:
3 ]' X$ h4 }  C# C# N, v" Y
12.png
图 5 在 cubemx 中针对 G0 的 DB 功能关闭选项
9 j7 {( I: A7 M+ V7 N0 Y3 z

& \1 S+ G1 ~- _8 p* ^. sCubemx 中针对 H5 这一选项当前版本还未添加,后续版本应该会更新此功能。
* L+ F0 v6 k6 _5 e7 x2 N————————————————
, r0 o  b2 k! B! u
# M7 J3 k% l) I* q! e/ o6 E" b/ e/ A  a7 P
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