看門狗計時器

看門狗計時器

看門狗計時器:是用來防止萬一單片機程式出錯造成重大損失的計時器。防錯的原理很簡單,它在硬體上就是一個定時器,當它溢出的時候就會讓單片機強制復位使程式重新開始執行。正常的情況下是不能讓它溢出的,所以在程式上每隔一段時間要給他置一次值(俗稱餵狗),只要程式中正常給它餵他就不會溢出。

定義

看門狗記時器原理圖看門狗記時器原理圖

看門狗記時器看門狗定時器單片機的一個組成部分,在單片機程式的調試和運行中都有著重要的意義。

看門狗記時器(WDT,WatchDogTimer)實際上是一個計數器,是一個用獨立時鐘源提供的脈衝進行累加計數的計數器,無需任何外部元件。一般給看門狗一個大數,程式開始運行後看門狗開始倒計數。如果程式運行正常,過一段時間CPU應發出指令讓看門狗復位,重新開始倒計數。如果看門狗減到0就認為程式沒有正常工作,強制整個系統復位。在單片機執行程式期間,一次看門狗WDT逾時溢出,將使單片機產生復位操作(稱為WDT復位)。如果單片機處於睡眠狀態,一次看門狗WDT逾時溢出將使單片機被喚醒,恢復正常運行狀態,並且繼續執行在進入睡眠之前被擱置的程式(稱為WDT喚醒)。
每次看門狗逾時溢出,都會使得狀態暫存器STATUS中的了T0位被清0,以記錄曾經發生的這次看門狗溢出事件,供作程式查詢判斷用。
即當WDTE=0時,看門狗WDT將被永久禁止;當WDTE=1時,看門狗WDT將被永久啟用。就是說,只要WDTE被定義成1,以後在用戶程式中將再也無法禁止看門狗的運行。
若想不讓看門狗WDT發生逾時溢出,在用戶程式中只能不停地、周期性地將看門狗計時器清0,使它不會因計數到超過最大值而溢出。
看門狗計時器的計時周期取決於獨立RC振盪源的頻率和計時器的寬度,同時在一定程度上受到工作電壓、環蟑溫度、製作工藝等因素的影響。
另外,看門狗的逾時周期還可以藉助於分頻器以及分頻器的分頻比,在一定範圍內改變和延長。分頻器是否配置給看門狗使用,可以通過用戶程式定義選項暫存器OPTIONKEG的PSA位進行設定。

工作原理

使能時,WDT將遞增,直到溢出,或稱“逾時”。除非處於休眠或空閒模式,WDT逾時會強制器件復位。為避免WDT逾時復位,用戶必須定期用PWRSAV或CLRWDT指令將看門狗定時器清零。如果WDT在休眠或空閒模式下逾時,器件將喚醒並從PWRSAV指令執行處繼續執行代碼。在上述兩種情況下,WDTO位(RCON<4>)都會置1,表示該器件復位或喚醒事件是由於WDT逾時引起的。如果WDT將CPU從休眠或空閒模式喚醒,“休眠”狀態位(RCON<3>)或“空閒”狀態位(RCON<2>)也會置1,表示器件之前處於省電模式。

功能作用

看門狗計時器可以在你的程式陷入死循環的時候,讓單片機復位而不用整個系統斷電,從而保護你的硬體電路。看門狗定時器對微控制器提供了獨立的保護系統,當系統出現故障時,在可選的逾時周期之後,看門狗將以RESET信號作出回響,像x25045就可選逾時周期為1.4秒、600毫秒、200毫秒三種。當你的程式當機時,x25045就會使單片機復位。
大多數看門狗定時器IC產生一個單一的,有限的輸出脈衝持續時間當看門狗逾時。這適用於觸發復位或中斷微處理器,但有些套用需要輸出(故障指示燈)的鎖存器
考慮到安全性問題,汽車電子系統需要監控電路監測故障容限或安全性。看門狗定時器可理想滿足這類需求,通過對微控制器正常工作條件下產生的周期脈衝進行檢測,偵測電路或IC的失效狀態,一旦發生故障可立即切換到備份/冗餘系統。

設計

1圖1
在看門狗(看門狗,又叫watchdogtimer,是一個定時器電路,一般有一個輸入,叫餵狗(kickingthedogorservicethedog),一個輸出到MCU的RST端,MCU正常工作的時候,每隔一端時間輸出一個信號到餵狗端,給WDT清零,如果超過規定的時間不餵狗,(一般在程式跑飛時),WDT定時超過,就會給出一個復位信 號到MCU,是MCU復位.防止MCU當機.看門狗的作用就是防止程式發生死循環,或者說程式跑飛。出於對單片機運行狀態進行實時監測的考慮,產生了一種專門用於監測單片機程式運行狀態的晶片,俗稱"看門狗"(watchdog))積體電路(MAX*9)的基礎上,該電路提供了回響的輸入脈衝流損失鎖存故障指示。該電路可以監控風扇(上風扇的轉速輸出計算),振盪電路,或一個微處理器軟體執行。
大多數看門狗定時器IC產生一個單一的,有限的輸出脈衝持續時間當看門狗逾時。這適用於觸發復位或中斷微處理器,但有些套用需要輸出(故障指示燈)的鎖存器。一個簡單的電路(圖1)提供了回響的輸入脈衝流損失鎖存故障指示。在μP-supervisor/watchdog積體電路(MAX*9)的基礎上,該電路用於監測風扇(在風扇的轉速輸出計算),振盪電路,或一個合適的微處理器軟體執行。
在上電期間,低電平有效復位仍然很低,直到VCC的穩定和復位逾時時間到期。電容器C通過R,直到FET的柵極電壓達到閾值(電壓VTH),它開啟了場效應管,使鎖存能力。為了防止誤觸發,你應該設定RC延遲的時間遠遠超過了復位逾時。
WDI輸入(引腳6)必須按切換電容器CSWT設立最低速率。如果這沒有發生,低電平有效復位變低,在LED指示燈,在連線和低拉復位,從而鎖定低電平復位。該電路仍然有效,直到你循環VCC或推開關在此條件。要么關閉FET的行動,並允許重置變高。
為了監測風扇開漏測速信號,從世界發展指標10kΩ的連線到VCC(引腳8)上拉電阻器。由於風扇需要一些時間來旋轉起來,看門狗電路需要為一個短暫的延遲時間間隔停用。您可以通過將本延遲電容(C2)從對地復位。請注意,此延遲必須小於上述RC延遲,或低電平有效復位鎖存過早會較短。
對於一個風扇監控,對CSWT值設定最大轉速脈衝周期根據公式5.06×106×CSWT,其中在幾秒鐘內CSWT。如果轉速低於這個閾值時,低電平有效復位輸出低和插銷。

操作

在正常操作期間,一次WDT逾時溢出將產生一次器件復位。當器件處於休眠狀態時,一次WDT逾時溢出將喚醒器件,使其繼續正常操作(即稱作WDT喚醒)。對WDTE設定位清零可以永久性地關閉WDT。
後分頻器分配完全是由軟體控制,即它可在程式執行期間隨時更改。為避免發生不可預測的器件復位,當從Timer0預分頻器的分配改為WDT後分頻器的分配時,必須執行下列指令序列。即使WDT被禁止,也要執行這個指令序列。

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