看門狗定時器(WDT)強(qiáng)制嵌入式微處理器或微控制器響應(yīng)無效的軟件狀態(tài)而進(jìn)行復(fù)位(硬件復(fù)位)。這樣的狀態(tài)可能很簡單，例如由軟件錯誤、宇宙射線或EMI(電磁干擾)之類的事件引起的觸發(fā)寄存器位。我們常見的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，串口服務(wù)器、DTU、工業(yè)路由器等都有看門狗保護(hù)功能。
防止微處理器鎖定是WDT的典型應(yīng)用。通常，嵌入式軟件具有一個“主循環(huán)”，該主循環(huán)可調(diào)用多個子程序來指導(dǎo)各種活動。然后，在循環(huán)的頂部將WDT復(fù)位一次。如果循環(huán)由于任何原因無法正確執(zhí)行，則看門狗將啟動，并且設(shè)備將被重置。
具有WDT的系統(tǒng)特別適合檢測誤碼。瞬時位錯誤是由中斷引起的，包括軟存儲故障以及EMI放電到存儲設(shè)備及其接口中。這些位錯誤會導(dǎo)致暫時的極性反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)進(jìn)出嵌入式處理器。當(dāng)在獲取程序信息時發(fā)生此位錯誤時，微處理器將開始執(zhí)行錯誤代碼。潛在地，處理器可能開始執(zhí)行操作數(shù)而不是操作碼。當(dāng)處理器開始執(zhí)行此錯誤代碼時，它將無法正確執(zhí)行為看門狗服務(wù)的代碼。在超時間隔之后，看門狗將導(dǎo)致處理器復(fù)位。在正確設(shè)計的系統(tǒng)中，此重置將更正原始錯誤。
還要注意，WDT無法立即檢測到故障。根據(jù)定義，WDT必須在重置處理器之前達(dá)到預(yù)定時間間隔的末尾。這個事實解釋了為什么在WDT可以糾正失控條件之前，應(yīng)選擇最短的超時間隔來到期。
WDT可以位于微處理器(例如MAXQ2000微控制器)內(nèi)部，也可以作為獨(dú)立IC外部使用，也可以作為支持ASIC的一部分嵌入。無論WDT是內(nèi)部的還是外部的，每種設(shè)備類型都有其優(yōu)點和缺點。內(nèi)部計時器可以節(jié)省金錢，但可能會受到失控代碼的影響。外部WDT的實現(xiàn)成本稍高，但它具有獨(dú)立的時鐘源，因此具有更好的可靠性。如果配置正確，則無法通過失控代碼來繞過或禁用它。
● 如果設(shè)計正確，則不能意外禁用其軟件。
● 時鐘源與系統(tǒng)時鐘分開。
● 在最小/最大看門狗超時周期內(nèi)可用。
● 復(fù)位輸出可以連接到其他需要復(fù)位的系統(tǒng)IC。
● 監(jiān)視一個或多個電源軌(某些微處理器中的內(nèi)部掉電電路不太準(zhǔn)確)。
● 超時時間可通過使用電容器完全調(diào)節(jié)。
● 實施需要一些成本。
● 溫度范圍內(nèi)的超時時間可能會有很大差異。
● 需要一根微處理器I / O線。
● 由于微處理器具有節(jié)能功能，因此必須計算超時以匹配高速和低速時鐘模式。
● 成本基本上為零。
● 為了保存調(diào)試信息，它可以在重置之前觸發(fā)中斷。
● 使用方便。
缺點
● 有時雙向復(fù)位引腳可以連接到其他需要復(fù)位的系統(tǒng)IC。
● 當(dāng)處理器從高速更改為低速或進(jìn)入睡眠模式時，可以修改超時。
● 看門狗超時時間隨溫度的變化較小。
每個WDT的核心都是計數(shù)器寄存器。時鐘源連續(xù)遞增計數(shù)器寄存器，當(dāng)它溢出時，看門狗邏輯將強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。為防止這種復(fù)位，您必須定期執(zhí)行“維修看門狗”過程中的清零計數(shù)器寄存器。外部WDT IC具有數(shù)字輸入，可在每次從低到高或從高到低的轉(zhuǎn)換時清除計數(shù)器寄存器。對于內(nèi)部WDT，“服務(wù)”實現(xiàn)有所不同。例如，可以通過設(shè)置寄存器位(MOVE WDCN.0，#1)來服務(wù)MAXQ2000的WDT。PIC微控制器和其他微處理器使用專用指令(CLRWDT)來服務(wù)計數(shù)器寄存器。
正確運(yùn)行的軟件應(yīng)提供具有足夠規(guī)律性的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，以使計數(shù)器寄存器永遠(yuǎn)不會溢出。但是軟件可能陷入無限循環(huán)或開始失控執(zhí)行，因此不會清除計數(shù)器寄存器。這種情況最終會觸發(fā)重置。WDT周期是計數(shù)器溢出所需的時間。為防止復(fù)位，看門狗服務(wù)之間的間隔必須短于超時時間。
一些WDT包含比基本計數(shù)器結(jié)構(gòu)更高級的功能。常見的變化是“窗口式”或“最小/最大” WDT。當(dāng)看門狗維修太慢或太快時，此功能會發(fā)出復(fù)位信號。如果在計數(shù)器寄存器中的數(shù)字低于某個閾值時有清除計數(shù)器寄存器的信號到達(dá)，則器件將觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位。簡而言之，如果維修太快，看門狗會發(fā)出系統(tǒng)復(fù)位信號，從而在晶體振蕩器開始以晶體標(biāo)稱頻率的諧波運(yùn)行時阻止微處理器工作。另一個功能是通過邏輯輸入(外部看門狗)或寄存器位(內(nèi)部看門狗)禁用WDT。
WDT的變化豐富，而工業(yè)路由器中的看門狗功能是對產(chǎn)品穩(wěn)定運(yùn)行的保護(hù)方式，是看門狗定時器中的一種。這種保護(hù)機(jī)制可以助力聯(lián)網(wǎng)項目通訊過程中的穩(wěn)定性，達(dá)到不因聯(lián)網(wǎng)設(shè)備宕機(jī)造成的數(shù)據(jù)中斷。為數(shù)據(jù)傳輸工作提供良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。
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