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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
/ l7 s% q0 ?" ~8 E! G! M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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9 B2 w* X/ b" r7 _2 F7 i
2. 问题重现
/ C$ I( R$ ]0 t6 k2 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。
8 H& |" |) K/ N/ G. B/ u6 l4 i8 m; L
3. 问题分析
# J" ^/ y% {  g+ c. _) `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 :4 }" U) t3 {$ U0 c; h% R
; v$ P. y1 I1 _2 k/ i# j
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。
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0 U( u# f% p  {: Y' J% t- f1 T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?" c- ]/ \2 Z* l% I4 M# y3 o* p

$ `6 x7 ~, F/ m3 `' K: D/ l" h# Z
$ R& l( C6 @" z( c0 u
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。) w6 _0 \! Q3 q) h
! b; s4 b5 \/ y: Z* r% l6 I# o% v) s7 q$ o

1 N. b) [- }# ^. F; B( OCC 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。
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10.png
图 3 USB Type-C 口的 CC 线连接
( H2 n+ U  k2 `- w+ z# @

1 o) J& F- S2 `9 rSTM32H5 是带 UCPD 外设,全称 USB Type-C®/USB Power Delivery interface. 是专门, T6 b6 t( \8 o. G4 j1 R" p# P  x
用于 CC 线上的 PD 协议通信的外设。
. W3 W" O; @8 B7 C6 N& m6 Y  Z, i6 l( A; `5 |0 b

) W8 H& O4 r; P  R5 G& z# y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?
3 I& U+ `8 a* [& k9 x# D. v5 v/ j, N8 U7 M% {

! h: D- E& f) M- u9 \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。  q% M! p* J2 P. @4 x2 T: C
, q3 Y+ B& o/ Q* N5 {

. R- ?, q, ^5 m. V) y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。  B. s/ e7 e: T4 W

  `: G0 W  L  q. k2 [1 R- k

: g  C- d( q4 g5 c1 ~8 g! E, ]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 :
1 ^; ?' a) j% e1 V; E+ }& ~6 N1 U( W# Y$ Z) V
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。
9 u& _/ g5 J! J" D. }
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图 4 当 DBCC 引脚(PC9)用于 GPIO 功能时的建议电路

" K0 }. \7 p7 v  W' }! p3 ]
  T" o( n& G  j5 u
这就是整个解决方案了。
# h/ u, U& C' I8 t* K
' d* h) ^8 @; x7 C2 |1 D8 B4. 后记
0 V1 [" w3 P: n: d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:
; Q$ H' t- [1 V$ E
12.png
图 5 在 cubemx 中针对 G0 的 DB 功能关闭选项
1 X' F- Q/ X5 T% m- Z, Q5 O) \' O! E

5 s9 V( E9 i; l. ]Cubemx 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。
" [4 @- r  ]: @+ {————————————————' G6 ~8 y, o) h
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