MCU 上电不启动的常见原因分析与排查思路
在开发过程中，“MCU 上电不运行”是我们经常遇到的问题之一。但客户对此类问题的描述往往较为模糊，仅简单表示“产品不工作”或“怀疑 MCU 没有运行”，这给我们现场排查带来了较大的挑战。即便工程师到达现场，往往也无法迅速定位问题根因。
因此，本文总结了一些 MCU 上电后不运行的典型原因和系统性的排查方法，供大家参考和借鉴。
一、明确问题来源：软件还是硬件？
MCU 上电后不运行通常有两个主要方向： 软件故障或 硬件故障。我们建议首先判断问题属于哪一类，以便快速缩小排查范围。
软件常见原因：
- 时钟源切换失败
- 程序跑飞（如指针访问非法内存）
- 堆栈溢出
- 死循环或未触发 main 函数
硬件常见原因：
- VDD 或 VCAP 电源不稳定
- 上电波形缓慢（电源斜率不合规）
- 晶振不起振或参数不匹配
- 复位电路设计不合理
二、软件排查步骤
由于软件问题相对更容易验证，建议按如下步骤进行判断和验证：
1. 烧录最小功能测试程序
将客户程序擦除，烧录一个简单的测试代码（例如翻转某个 IO 口），再用示波器观察该 IO 是否有波形输出：
while (1) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOx, GPIO_PIN_y); HAL_Delay(100); }
- 若 IO 有输出波形，说明 MCU 正常运行，问题多半出在用户程序逻辑（如跑飞、死循环、时钟配置错误等）。
- 若无波形输出，需进一步排查硬件问题。
2. 观察看门狗复位情况
如果用户程序启用了独立看门狗（IWDG），则即使程序卡死或跑飞，看门狗仍能定期复位 MCU。此时可使用示波器观察 RESET 引脚是否存在周期性复位波形：
- 若存在周期性复位：说明程序已进入异常状态（如死循环或异常中断），并被 IWDG 自动复位。
- 若无复位波形：说明 MCU 可能未成功运行程序，大概率为硬件问题，如供电异常、晶振不起振等。
3. 手动复位测试
在 MCU 上电后，使用镊子短接 RESET 到 GND，然后松开，观察程序是否能够正常启动：
- 若每次手动复位都能使程序运行，说明 MCU 在上电瞬间外设（如时钟源、外部通信芯片）尚未准备好，导致程序初始化失败。
- 建议在系统初始化前加入一定的延时，例如：
for (volatile int i = 0; i < 100000; i++);
或使用 HAL_Delay(200) 延迟几百毫秒，确保系统稳定后再进行初始化。
三、硬件排查重点：电源与晶振
1. 晶振起振检测
使用高阻抗示波器检测晶振两端是否有振荡波形，并确认频率是否符合规格要求。同时检查晶振在 PCB 上的布局位置是否靠近 MCU 的 OSC 引脚。
一般建议晶振距离 OSC 引脚 不超过 20mm，距离越远，信号衰减和受干扰的风险越大，从而影响起振效果。
2. 电源稳定性检查
MCU 的 VDD 电源必须稳定可靠。需重点关注以下几个方面：
- 确认 3.3V 电源来源稳定，电压无跌落或噪声干扰；
- 按推荐设计为
每组 VDD-VSS 引脚分别布置退耦电容，一大（μF 级）一小（nF 级）各一颗，且尽量靠近布置；
- 切勿仅用一组退耦电容供给所有 VDD 引脚，这种做法虽然节省空间，但极易导致局部供电不稳，影响系统稳定性。
3. VCAP 电压波形判断（适用于 STM32F4/H7 等）
部分芯片（如 STM32F4/H7 系列）提供 VCAP 引脚用于输出内核供电电压（一般为 1.1~1.3V）。
可通过该引脚判断内核 LDO 是否工作正常：
- 正常情况下，VCAP 电压应为稳定的直流波形；
- 若波形上出现超过 50mV 的纹波，可能导致 MCU 无法正常启动或运行；
- 推荐在每个 VCAP 引脚外接 ≥2.2μF 的低 ESR 陶瓷电容，确保内核电压稳定。
其它MCU，像STM32G0/G4，它并没有外接VCAP，它的内核电压都是在芯片内部的，也就是说我们无法探测和改善它，这样就更应该注重外部VDD的供电环境了。
参考： STM32 MCU上电不启动的经验分享 - 知乎