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1、看门狗详解看门狗 在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称看门狗(watchdog) 看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作,其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连,该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦
2、单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段 进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号,使单片机发生复位,即程序从程序存储器的起始位置开始执行,这样便实现了单片机的自动复位. 看门狗,又叫 watchdog timer,是一个定时器电路, 一般有一个输入,叫喂狗(kicking the dog or service the dog),一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一端时间输出一个信号到喂狗端,给 WDT 清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),W
3、DT 定时超过,就回给出一个复位信号到MCU,是MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。 工作原理：在系统运行以后也就启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。所以在使用有看门狗的芯片时要注意清看门狗。 硬件看门狗是利用了一个定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的运行过程中，我们要在定时时间到之前对定时器进行复位如果出现死循环，或者说PC指针不能回来。那么定时时间到后就会使单片机复位。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等,价
4、格410元不等. 软件看门狗技术的原理和这差不多，只不过是用软件的方法实现，我们还是以51系列来讲，我们知道在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。对于T1我们用来监控主程序的运行，我们给T1设定一定的定时时间，在主程序中对其进行复位，如果不能在一定的时间里对其进行复位，T1 的定
5、时中断就会使单片机复位。在这里T1的定时时间要设的大于主程序的运行时间，给主程序留有一定的的裕量。而T1的中断正常与否我们再由T0定时中断子程序来监视。这样就够成了一个循环，T0监视T1，T1监视主程序，主程序又来监视T0，从而保证系统的稳定运行。 51 系列有专门的看门狗定时器,对系统频率进行分频计数,定时器溢出时,将引起复位.看门狗可设定溢出率,也可单独用来作为定时器使用. 凌阳61的看门狗比较单一，一个是时间单一，第二是功能在实际的使用中只需在循环当中加入清狗的指令就OK了。 C8051Fxxx单片机内部也有一个21位的使用系统时钟的定时器，该定时器检测对其控制 寄存器的两次特定写操作的
6、时间间隔。如果这个时间间隔超过了编程的极限值，将产生一个WDT复位。 - 看门狗使用注意：大多数51 系列单片机都有看门狗,当看门狗没有被定时清零时,将引起复位。这可防止程序跑飞。设计者必须清楚看门狗的溢出时间以决定在合适的时候，清看门狗。清看门狗也不能太过频繁否则会造成资源浪费。程序正常运行时，软件每隔一定的时间(小于定时器的溢出周期)给定时器置数，即可预防溢出中断而引起的误复位。 看门狗运用：看门狗是恢复系统的正常运行及有效的监视管理器等具有很好的应用价值. 系统软件看门狗的设计思路： 1.看门狗定时器T0的设置。在初始化程序块中设置T0的工作方式，并开启中断和计数功能。系统Fosc=12
7、 MHz，T0为16位计数器，最大计数值为(2的16次方)-1=65 535，T0输入计数频率是Fosc/12，溢出周期为(65 535+1)1=65 536(s)。 2.计算主控程序循环一次的耗时。考虑系统各功能模块及其循环次数，本系统主控制程序的运行时间约为166 ms。系统设置看门狗定时器T0定时30 ms(T0的初值为65 536-30 000=35 536)。主控程序的每次循环都将刷新T0的初值。如程序进入死循环而T0的初值在30 ms内未被刷新，这时看门狗定时器T0将溢出并申请中断。 3.设计T0溢出所对应的中断服务程序。此子程序只须一条指令，即在T0对应的中断向量地址(000BH
8、)写入无条件转移命令，把计算机拖回整个程序的第一行，对单片机重新进行初始化并获得正确的执行顺序 参考资料： 功能说明 RESET/RESET操作 复位信号用于启动或者重新启动MPU/MCU，令其进入或者返回到预知的循环程序并顺序执行。一旦MPU/MCU处于未知状态，比如程序“跑飞”或进入死循环，就需要将系统复位。 对于MAX705和MAX706而言，在上电期间只要Vcc大于1.0V，就能保证输出电压不高于0.4V的低电平。在Vcc上升期间RESET维持低电平直到电源电压升至复位门限(4.65V或4.40V)以上。在超过此门限后，内部定时器大约再维持200ms后释放RESET，使其返回高电平。无
9、论何时只要电源电压降低到复位门限以下(即电源跌落)，RESET引脚就会变低。如果在已经开始的复位脉冲期间出现电源跌落，复位脉冲至少再维持140ms。在掉电期间，一旦电源电压Vcc降到复位门限以下，只要Vcc不比1.0V还低，就能使RESET维持电压不高于0.4V的低电平。 MAX705和MAX706提供的复位信号为低电平RESET，而MAX813L提供的复位信号为高电平RESET，三者其它功能完全相同。有些单片机，如INTEL的80C51系列，需要高电平有效的复位信号。 看门狗定时器 MAX705/706/813L片内看门狗定时器用于监控MPU/MCU的活动。如果在1.6s内WDI端没有收到来
10、自MPU/MCU的触发信号，并且WDI处于非高阻态，则WDO输出变低。只要复位信号有效或WDI输入高阻，则看门狗定时器功能就被禁止，且保持清零和不计时状态。复位信号的产生会被禁止定时器，可一旦复位信号撤消并且WDI输入端检测到短至50ns的低电平或高电平跳变，定时器将开始1.6s的计时。即WDI端的跳变会清零定时器并启动一次新的计时周期。 一旦电源电压Vcc降至复位门限以下，WDO端也将变低并保持低电平。只要Vcc升至门限以上，WDO就会立刻变高，不存在延时。 典型的应用中是将WDO端连接到MPU/MCU的非屏蔽中断(NMI)端。当Vcc下降到低于复位门限时，即使看门狗定时器还没有完成计时周期
11、，端也将输出低电平。通常这将触发一次非屏蔽中断，但是RESET如果同时变低，则复位功能优先权高于非屏蔽中断。 如果将WDI脚悬空，WDO脚可以被用作电源跌落检测器的一个输出端。由于悬空的WDI将禁止内部定时器工作，所以只有当Vcc下降到低于复位门限时，WDO脚才会变低，从而起到电源跌落检测的作用。 人工复位 低电平有效的手动复位输入端(MR)可被片内250mA的上拉电流源拉到高电平，并可以被外接CMOS/TTL逻辑电路或一端接地的按钮开关拉成低电平。不需要采用外部去抖动电路，理由是最小为140ms的复位时间足以消除机械开关的抖动。简单地将MR端连接到WDO端，就可以使看门狗定时器超时产生复位脉
12、冲。当需要高电平有效的复位信号时，应该选用MAX813L。 电源故障比较器 MAX705/MAX706/MAX813L片内带有一个辅助比较器，它具有独立的同相输入端(PFI)和输出端(PFO)，其反相输入端内部连接一个1.25V的参考电压源。 为了建立一个电源故障预警电路，可以在PFI脚上连接一个电阻分压支路，该支路连接的监视点通常在稳压电源集成电路之前。通过调节电阻值，合理地选择分压比，以便于使稳压器+5V 输出端电压下降之前，PFI端的电压刚好下降到低于1.25V。 使用为MPU/MCU提供中断信号，以便使其能够对即将到来的电源掉电作好充分地准备。 应用实例 典型应用 MAX705/706
13、/813L的典型应用电路如图1所示。从图中可以看出，MAX705/706/813L的4项功能全部被开发利用，构成了微处理器的一个可靠的保护神，仅仅占用了一条I/O端口资源。利用该I/O口，通过执行软件，周期性的向看门狗发送WDI信号。其周期不应大于1.6s。 特殊应用 根据不同的开发目的和设计要求，以及不同的MPU/MCU型号选择，可以灵活地使用MAX705/706/813L。以下给出几种不同用法，以便从中受到启发。 (1)确保Vcc=0V时RESET信号电平仍有效 通常情况下，当Vcc降至1V以下，MAX705/706的RESET端不再吸入电流而呈现开路，故输出电平不确定。如果在该脚接一只下
14、拉电阻到地，负责泄放杂散电荷，这样即使Vcc降至1V以下，也能保障RESET电平有效。对该阻值的要求并不严格，一只100k的电阻即可满足需要。 (2)与具有双向复位引脚的单片机接口 有些单片机具备双向复位引脚，比如MOTOROLA的68HC11系列，不仅可以接收外部电路提供的复位信号，还能向外部电路输出复位信号。当与MAX705/706的RESET端连接时，可能会产生竞争。例如，如果在MAX705/706输出低电平的同时，68HC11内部欲将复位端拉高，结果就会出现不确定的逻辑电平。为了避免此类情况发生，在MAX705/706的RESET端与68HC11的双向复位引脚之间连接一只4.7k电阻即可。此外，经过缓冲器的驱动还可为系统中的其它器件提供复位信号。
