关于看门狗的作用与相关实验-控制/MCU-飞外网

看门狗的作用:看门狗定时器是一个计数器,基本功能是在发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动。看门狗计数器正常工作时自动计数,程序流程定期将其复位清零,如果系统在某处卡死或跑飞,该定时器将溢出,并将进入中断。在定时器中断中执行一些复位操作,使系统恢复正常的工作状态,即在程序没有正常运行期间,如期复位看门狗以保证所选择的定时溢出归零,使处理器重新启动。

软件的可靠性一直是一个关键问题。任何使用软件的人都可能会经历计算机死机或程序跑飞的问题,这种情况在嵌入式系统中也同样存在。由于单片机的抗干扰能力有限,在工业现场的仪器仪表中,常会由于电压不稳、电弧干扰等造成死机。在水表、电表等无人看守的情况下,也会因系统遭受干扰而无法重启。为了保证系统在干扰后能自动恢复正常,看门狗定时器(Watchdog TImer)的利用是很有价值的。

看门狗问题及相关实验 现今市面上流行的一些单片机,多嵌有内部WDT,如TI的MSP430系列,Philips的P87XXX和P89XXX系列,MICroChip的PIC列,Atmel的AT89SXX系列和HoLTEk公司的Htxxx系列。但是这些内部看门狗在工作时,多存在一定的误差。一些工程师在设计的过程中,由于忽略了这一点,导致系统出现异常。MSP430系列单片机是美国德州仪器公司(TI)近几年开发的新一代单片机,该系列是一款16位、具有精简指令集、超低功耗的全新概念混合型单片机。在众多单片机系列中,由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段,已成为一颗耀眼的新星。其内部自带看门狗及复位电路,理论上如果程序跑飞,可用看门狗将其复位。但在实际使用过程中,发现看门狗的作用并非万无一失,以下实验证明了这一点。实验电路如图1所示。

单片机内置看门狗实验电路

试验程序清单:

#include
void main(void){
p1dir l=0x0f; //设置p1.2-.p1.0为输出
for(;;){
volaTIle unsigned int i;
wdtctl=wdtpw+wdtcncl;
//复位wdt
piout==0x0t;
i=5000;
do(i–)
while(i!=0);
上述实验启动后,如果程序正常运行,LED会闪烁。缺省时,MSP430的看门狗是允许状态,所运行的程序会不断地访问看门狗。理论上,这个系统是不会发生启动失败的,因为即使启动失败,看门狗也应该在数百毫秒内启动,复位整个系统。基于这种思想,对单片机的复位进行测试。K2断开,用K1连续产生。Reset信号,测试看门狗使系统重启的成功率。K2闭合,则reset端高电平,理论上K1不能有效产生复位脉冲,观察看门狗是否起作用。

实验结果与分析 实验结果如下:K2断开,连续开关K1,上电重启系统,平均155次失败1次(LED不闪),即看门狗失效概率0.6%;K2闭合,连续开关K1,平均18次失败1次(LED不闪),且一旦失败,将连续失败下去,看门狗无效率占到了约5.5%。另外,当采用同样具有内置看门狗的其他系列单片机替代实验中的MSP430,启动程序段作相应修改时,实验结果仍大致相同,这说明具有内置看门狗的单片机面临的问题是相同的。经分析可能有如下原因:

①由于看门狗的时钟不独立,计数时钟与系统为同一分频链路,因此看门狗不能在系统出现问题时有效运作。

②由于时钟可用软件设置,启动失败时,开机时钟可能处于空档,没有时钟看门狗不能生效。

③有些看门狗需要用软件设置或启动,因此启动失败后,初始化程序没有激活,CPU可能跳转到随机代码,使看门狗被禁止。这样的看门狗是需要有可靠的上电复位作保证的,因此,从理论上讲,原设计存在着不合理性。基于上述分析,采用片外看门狗专用芯片TPS3823由独立的分频振荡电路提供计数脉冲。实验电路如图2所示。

外置看门狗专用芯片TPS3823应用实验电路

上述电路中,TPS3823输出定时溢出信号给Reset端。程序段中,CPU要不断地通过I/O口输出喂狗信号,使看门狗计数器清零。在此电路中重复上述试验中K1、K2的相同动作,系统重启成功率达到100%。

未来的内置看门狗必须有独立可靠的时钟。系统上电后,看门狗即为允许状态,无需软件设置,它只能被外部硬件跳线或内部熔丝(fuse)所禁止。目前,如果要求设计可靠性较高的嵌入式系统,外置看门狗是必须考虑的。内置看门狗的另一问题是系统复位后,程序应判断是由Reset端正常上电复位,还是程序跑飞看门狗所致,由此确定现场数据是否应该保留。这也是在看门狗应用中所应考虑的。


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09:39:394uP监视器构成看门狗电路MAX706的内部看门狗定时器定时时间为1.6秒,如果在1.6秒内,看门狗输入脚WDI保持为规定电平(高电平或低电平),看门狗输出端丽变为低电平,二极管D导通,使低电平加到复位端 ,MA2012-05-04 16:08:381395看门狗电路的探讨根据看门狗电路的原理,设计出简单适用、性能可靠的1TrL型看门狗电路以及价格低廉、性能可靠的微功耗CMOS型看门狗电路,同时还介绍了常用的uP监视器O型看门狗电路。2012-05-04 15:52:29146利用看门狗提高系统可靠性看门狗是一个计数器,它需要在一定的看门狗延时周期内被清零,如果没有清零动作,看门狗电路将产生一个复位信号使系统重新启动或建立一个非屏蔽终端、执行故障恢复子程序。2012-03-07 16:04:3334复位及看门狗电路本文提供了人工复位的 看门狗 电路,实现了预期目标:2011-06-27 15:33:50379单片机应用中看门狗技术分析研究了单片机应用系统中软件看门狗、单双时限和强制复位 看门狗 等几种常见的看门狗技术及具体的实现方法, 从提高看门狗工作可靠性的角度, 分析了各种看门狗方案的优缺点2011-06-03 16:51:01314AVR内部看门狗实验AVR内部看门口实验。1、看门口实验。在主程序中周期喂狗,通过按下按键让程序无限循环,从而启动看门狗。2、内部1 M晶振,程序采用单任务方式,软件延2010-06-30 11:33:54525看门狗电路的分析根据看门狗电路的原理,设计出简单适用、性能可靠的1TrL型看门狗电路以及价格低廉、性能可靠的微功耗CMOS型看门狗电路,同时还介绍了常用的uP监视器O型看门狗电路。关键词2010-04-13 08:54:52131自制家庭防盗看门狗电路自制家庭防盗看门狗电路本文介绍一2009-11-25 16:04:331157复位及看门狗电路复位及看门狗电路复位及看门2009-08-09 21:58:052322电子看门狗电路电子看门狗电路2009-07-19 19:05:201547看门狗电路图看门狗电路图2009-06-06 09:01:33969基于CPLD技术的看门狗电路的设计【摘 要】 介绍了一种基于CPLD器件设计看门狗电路的方法。 关键词:CPLD,看门狗,计数器 1 引 言 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