文章导读: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。
引言
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。
1 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。
2 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。
实验程序清单：
#include
void main(void){
P1DIR l=OxOf；／／设置P1．2～P1．O为输出
for(;;){
volatile unsigned int i;
WDTCTL=WDTPW+ WDTCNTCL；
／／复位WDT计数器
PIOUT==OxOt；／／P1．0～P1．2相互异或
i=5000; ／／延时
d0(i--);
while(i!=O);
}
}
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。
3 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。
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%。
结语
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。
电子世界２００４年１ 期 26??单片机与可编程器件 “看门狗”芯片的选择 及软件控制 ?吉林化工学院自动化系 梁 伟 ?
电子世界２００４年１期 27??单片机与可编程器件 个问题的方法就是做一个看门狗清除脉冲子程序，在延时等循环的圈内中加入它，可以保证万无一失。 ２． 使用其它软件方法配合看门狗除了保证对看门狗的合理控制外，还要考虑使用其它软件方法配合看门狗，才能够保证ＭＣＵ可靠运行。许多书籍在分析ＭＣＵ失控后的情况时，几乎都假定一般是ＰＣ错位，进入未知区域，并不再进入正常程序代码段。但实际并非如此，以下就两种情况做具体分析，并给出解决方法。（１）干扰造成ＰＣ出错，但出错后进入了正常代码段，并在错误的情况下继续运行，看门狗没有起作用，但系统实际上已经瘫痪。解决这个问题可以使用软件路标法，几乎所有软件的主程序都是在一个大循环里工作，可以在循环中设置一些断点，断点处设置路标，程序运行 时随时检查路标，这样就可以判断程序是否有非法进入的可能。具体的路标可以是一个计数器，每个断点加１，在终点清除。因为断点数固定，因此每个断点处路标值固定，只需要检测路标值就可以进行对非法进入的判断。余下的问题就是发现错误后如何处理，正常的处理就是设置死循环，等待看门狗复位。对于ＰＨＩＬＩＰＳ的ＬＰＣ系列ＭＣＵ也可以置位ＡＵＸＲ１寄存器的ＳＲＳＴ位立即进行软件复位。（２）干扰导致内部寄存器及ＲＡＭ出错，但ＰＣ未错，因为错误的数据和标志导致程序在错误状态下运行。解决这种问题可以采用ＲＡＭ校验的方法，具体是在ＭＣＵ的内部ＲＡＭ中开辟几个校验区，复位时写入固定代码，如５５Ｈ或者ＡＡＨ，并编制校验子程序，运行时随时调用校验，发现错误马上处理，处理方法同（１）。 考虑到可靠性，应该多设置几个校验区， 但要付出ＲＡＭ资源代价，应酌情处理。此方法如果与（１）方法同时使用，则会获得更好的效果。 结束语 以上对看门狗的芯片选择和软件控制做了一些介绍，笔者通过合理运用，成功地设计出了许多应用系统，这些系统在恶劣的环境下都能够正常工作。但设计看门狗的初衷是防止系统万一死机的弥补措施，设计者本身是希望它永远也不要启动的。因此对于设计ＭＣＵ系统，不应该过分依靠看门狗，而应该在电源及抗干扰措施上下足功夫，同时合理选择ＭＣＵ芯片，尽可能选择那些抗干扰能力强，同时低ＥＭＩ的品种。只有在各个环节都精心设计，才能够保证最终系统的可靠性。◆ Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的ＥＤＡ电子辅助设计软件。一般来讲，利用Ｐｒｏｔｅｌ软件设计工程最基本的完整过程可以分为四大步骤：（１）查找资料，确定方案；（２）电路原理图的设计；（３）产生网络表；（４）印刷电路板的设计。 本文按照实际的设计流程顺序，来谈一谈如何使用Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ软件准确、高效地设计出电路原理图和设计印刷电路板的一些技巧。 电路原理图的设计 在电路原理图的设计过程中主要应 注意以下方面： １．设置图纸 在设计开始之前首先要选择好图纸的大小，否则在打印时，若需将图纸由大号改为小号，而电路原理图不会跟着缩小，就存在部分原理图超出图纸范围打印不出来，从而返工的问题。通常的设计顺序为从左到右，从上到下。 ２．放置元件 （１）利用元件库浏览器放置元件，对于元件库内未包括的元件要自己创建。创建的元件其引脚没有必要和实物一致， Protel 99SE 软件的实用技巧 ?上海海运学院商船学院轮机工程系 黄志坚 胡以怀? 可将功能相近或相同的引脚放到一起，以方便布线。（２）自创建元件时，还要注意，一定要在工作区的中央（０，０）处 （即“十”字形的中心） 绘制库元件，否则可能会出现在原理图中放置（ｐｌａｃｅ）制作的元件时，鼠标指针总是与要放置的元件相隔很远的现象。 （３） 在画原理图时，有时一不小心，使元件（或导线）掉到了图纸外面，却怎么也清除不了。这是由于Ｐｒｏｔｅｌ在原理图编辑状态下，不能同时用鼠标选中工作面内外的元件。要清除图纸外的元件，可点击 【Ｅｄｉｔ】／【Ｓｅｌｅｃｔ】／【Ｏｕｔｓｉｄｅ Ａｒｅａ】，然后框选整张图纸，再点击【Ｅｄｉｔ】／【Ｃｕｔ】即可。 元件放置好后，最好及时设置好其属性（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ），若找不到其相应的封装形式，也要及时为其创建适当的封装形式。 ３．原理图布线 （１）根据设计目标进行布线。布线应该用原理图工具栏上的（Ｗｉｒｉｎｇ Ｔｏｏｌｓ）工具，不要误用了（Ｄｒａｗｉｎｇ Ｔｏｏｌｓ）工具。（Ｗｉｒｉｎｇ Ｔｏｏｌｓ）工具包含有电气特性，而（Ｄｒａｗｉｎｇ Ｔｏｏｌｓ）工具不具备电气特性，会导致原理图出错。 （２） 利用网络标号（Ｎｅｔ Ｌａｂｅｌ）。网络标号表示一个电气连接点，具有相同网络标号的电气接线表明是连接在一起的。虽然网络标号主要用于层次式电路或多重式电路中各模块电路之间的连接，但若在同一张普通的原理图中也使用网络 标号，则可通过命名相同的网络标号使它们在电气上属于同一网络（即连接在一起），从而不用电气接线就实现了各引脚之间的互连，使原理图简洁明了，不易出错，不但简化了设计，还提高了设计速度。 ４．编辑和调整编辑和调整是保证原理图设计成功很重要的一步。 （１）当电路较复杂、或是元器件的数目较多时，用手动编号的方法不仅慢，而且容易出现重号或跳号。重号的错误会在ＰＣＢ编辑器中载入网络表时表现出来，跳号也会导致管理不便，所以Ｐｒｏｔｅｌ提供了很好的元件自动编号功能，应该好好地利用，即【Ｔｏｏｌｓ】／【Ａｎｎｏｔａｔｅ．．．】。 （２）在原理图画好后，许多细节之处
TMS320F2812 Watchdog范例程序 FILE: Example_28xWatchdog.c // // TITLE: DSP28 Watchdog interrupt test program. // // ASSUMPTIONS: // // This program requires the DSP28 header files. To compile the // program as is, it should reside in the DSP28/examples/watchdog // sub-directory. // // As supplied, this project is configured for "boot to H0" operation. // // DESCRIPTION: // This program exercises the watchdog on the F2812/F2810 parts. // // First the watchdog is connected to the WAKEINT interrupt of the // PIE block. The code is then put into an infinite loop. // // The user can select to feed the watchdog key register or not // by commenting one line of code in the infinite loop. // // If the watchdog key register is fed by the KickDog function // then the WAKEINT interrupt is not taken. If the key register // is not fed by the KickDog function then WAKEINT will be taken. // // Watch Variables: // LoopCount for the number of times through the infinite loop // WakeCount for the number of times through WAKEINT // //########################################################################### // // Ver | dd mmm yyyy | Who | Description of changes // =====|=============|======|=============================================== // 0.57| 29 May 2002 | L.H. | Initial Release //########################################################################### // Step 0. Include required header files // DSP28_Device.h: device specific definitions #include statements for // all of the peripheral .h definition files. // DSP28_Example.h is specific for the given example. #include "DSP28_Device.h"
备战飞思卡尔智能车大赛.开始模块总结. 锁相环设置. 公式: PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1), fbus=PLLCLK/2 void INIT_PLL(void) { CLKSEL &= 0x7f; //选用外部时钟.准备设置锁相环 PLLCTL &= 0x8F; //禁止锁相环 SYNR = 0xc9; //设置SYNR REFDV = 0x81; //设置REFDV PLLCTL |=0x70; //锁相环使能 asm NOP; asm NOP; //两个机器周期缓冲时间 while(!(CRGFLG&0x08)); //等待锁相环锁定 CLKSEL |= 0x80; //设置锁相环为时钟源 } 飞思卡尔XS128的PLL锁相环详细设置说明——关于如何提高总线工作频率PLL锁相环就相当于超频 单片机超频的原因和PC机是个一道理。分频的主要原因是外设需要的工作频率往往远低于CPU/MEMORY 这也和PC机南北桥的原理类似。总线频率设置过程 1、禁止总中断 2、寄存器CLKSEL(时钟选择寄存器)的第七位置0 即CLKSEL_PLLSEL=0。选择时钟源为外部晶振OSCCLK(外接晶振频率) 在PLL(锁相环)程序执行前 内部总线频率为OSCCLK/2 3. PLLCTL_PLLON=1 打开PLL 4.设置SYNR 时钟合成寄存器 、REFDV 时钟分频寄存器 、POSTDIV三个寄存器的参数 5、_asm(nop) _asm(nop);加入两条空指令 使锁相环稳定 6、while(!(CRGFLG_LOCK==1));//时钟校正同步 7、CLKSEL_PLLSEL=1; 下面详细说一下频率的计算一、时钟合成寄存器SYNR寄存器结构 VCOFRQ[1:0]控制压控振动器VCO的增益 默认值为00 VCO的频率与VCOFRQ[1:0]对应表
基于Linux的嵌入式系统全程喂狗策略 发布: 2011-5-31 | 作者: —— | 来源:liuruidong| 查看: 446次| 用户关注： 摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS 软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte 引言 在嵌入式系统中，为了使系统在异常情况下能自动恢复，一般都会引入看门狗电路。看门狗电路其实就是一个计数器。当看门狗启动后，计数器开始自动计数，经过一定时间计数器溢出就会对CPU产生一个复位信号使系统重启。系统正常运行时，需要在看门狗允许的时间间隔内对看门狗计数器清零也即喂狗，不让复位信号产生。 当前在带Linux操作系统的嵌入式系统中，由于Linux操作系统加载时间较长(如10～30 s)，一般都超过看门狗的时间间隔(典型值为l.6 s)；而如果不采取特殊措施，则系统在Linux操作系统加载过程中复位，Linux操作系统永远无法加载成功。为了解决这个问题，通常有两种方案[1-2]:做一个看门狗的时间间隔更长的硬件电路；修改内核，在内核启动过程中将看门狗设成无效。以上方案无法解决嵌入式系统在操作系统启动阶段的失效问题，降低了系统可靠性。 本文提出了一种嵌入式系统全程喂狗策略及实现方法，从系统上电、引导程序(Bootloader)、操作系统内核直至应用阶段都启用看门狗。实验表明，该方法简单可行，成本较低，在嵌入式系统的全过程中都可以实现喂狗策略，提高了系统可靠性。 1 系统总体设计 采用IMP706芯片组成硬件看门狗电路(看门狗的时间间隔为1．6 s)，在操作系统程序(包括Bootloader)和应用程序中插人喂狗程序，这些喂狗程序运行时问间隔小于看门狗的时间间隔(本设计选为1 s)。这样做可以保证：如果系统正常工作，系统可以在小于看门狗的时间间隔内不断进行喂狗动作，硬件看门狗的计数器不断清零，不产生复位信号；如果系统非
看门狗电路。在单片机中，为了能使得程序能够正常的运行。设定的及时根据程序所返回的值检测程序运行情况的定时电路。 在主程序中设定一定的值，把这个值在看门狗定时电路数值益处之前定时赋给看门狗赋给定时电路，让看门狗定时器复位。主程序的赋值周期要小于看门狗定时电路的运行周期。 看门狗 百科名片 单片机"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) 目录[隐藏] 应用 基本原理 看门狗使用注意 看门狗运用 设计思路 [编辑本段]应用 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。 [编辑本段]基本原理 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),WDT 定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使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,价格4~10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。AVR系列中，avr-libc 提供三个API 支持对器件内部Watchdog 的操作，它们分别是：wdt_reset() // Watchdog 复位wdt_enable(timeout) // Watchdog 使能wdt_disable() // Watchdog 禁止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。-------------------------------------------------------------------------------- [编辑本段]看门狗使用注意
看门狗电路设计 在工业现场运行的单片机应用系统，由于坏境恶劣，常有强磁场、电源尖峰、电火花等外界干扰，这些干扰可能造成仪表中单片机的程序运行出现“跑飞”现象，引起程序混乱，输出或显示不正确，甚至“死机”。系统无法继续正常的运行，处在一种瘫痪状态，它的硬件电路并没有损坏，只是内部程序运行出现了错误，这时，即使干扰消失，系统也不会恢复正常，这就需要采取一些措施来保障系统失控后能自动恢复正常，“程序运行几天来视系统”（Watchdog看门狗）就是常用的一种抗干扰措施，用以保证系统因干扰失控后能自动复位。为了提高仪表可靠性及抗干扰能力，通常在智能仪表中采用“看门狗”技术。 看门狗电路它实质上是一个可由CPU复位的定时器，它的定时时间是固定不变的，一旦定时时间到，电路就产生复位信号或中断信号。当程序正常运行时，在小于定时时间隔内，单片机输出一信号刷新定时器，定时器处于不断的重新定时过程，因此看门狗电路就不会产生复位信号或中断信号，反之，当程序因出现干扰而“跑飞”时，单片机不能刷新定时器，产生复位信号或产生中断信号使单片机复位或中断，在中断程序中使其返回到起始程序，恢复正常。 它的工作原理如同图3-4所示的两个计时周期不同的定时器T1和T2是两个时钟源相同的定时器，设T1=1.0s，T2=1.1s，而用T1定时器的溢出脉冲P1同时对T1和T2定时器清零，只要T1定时器工作正常，则定时器T2永远不可能计时溢出。当T1定时器不在计时，定时器T2则会计时溢出，并产生溢出脉冲P2。一旦产生溢出脉冲P2，则表明T1出了故障。这里的T2即是看门狗。利用溢出脉冲P2并进行巧妙的程序设计，可以检测系统的出错，而后使“飞掉”的程序重新恢复运行。 图3-4 看门狗工作原理示意图 看门狗电路的应用，使单片机可以在无人关态下实现连续工作。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
看门狗分硬件看门狗和软件看门狗。硬件看门狗是利用一个定时器电路，其定时输出连接到电路的复位端，程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”)，因此程序正常工作时，定时器总不能溢出，也就不能产生复位信号。如果程序出现故障，不在定时周期内复位看门狗，就使得看门狗定时器溢出产生复位信号并重启系统。软件看门狗原理上一样，只是将硬件电路上的定时器用处理器的内部定时器代替，这样可以简化硬件电路设计，但在可靠性方面不如硬件定时器，比如系统内部定时器自身发生故障就无法检测到。当然也有通过双定时器相互监视，这不仅加大系统开销，也不能解决全部问题，比如中断系统故障导致定时器中断失效。 看门狗本身不是用来解决系统出现的问题，在调试过程中发现的故障应该要查改设计本身的错误。加入看门狗目的是对一些程序潜在错误和恶劣环境干扰等因素导致系统死机而在无人干预情况下自动恢复系统正常工作状态。看门狗也不能完全避免故障造成的损失，毕竟从发现故障到系统复位恢复正常这段时间内怠工。同时一些系统也需要复位前保护现场数据，重启后恢复现场数据，这可能也需要一笔软硬件的开销。 图1：(a) 多任务系统看门狗示意图；(b) 相应的看门狗复位逻辑图。 在单任务系统中看门狗工作原理如上所述，容易实现。在多任务系统中情况稍为复杂。假如每个任务都像单任务系统那么做，如图1(a)所示，只要有一个任务正常工作并定期“喂狗”，看门狗定时器就不会溢出。除非所有的任务都故障，才能使得看门狗定时器溢出而复位，如图1(b)。 而往往我们需要的是只要有一个任务故障，系统就要求复位。或者选择几个关键的任务接受监视，只要一个任务出问题系统就要求复位，如图2(a)所示，相应的看门狗复位逻辑如图2(b)所示。 在多任务系统中通过创建一个监视任务TaskMonitor，它的优先级高于被监视的任务群Task1、Task2...Taskn。TaskMonitor在Task1~Taskn正常工作情况下，一定时间内对硬件看门狗定时器清零。如果被监视任务群有一个Task_x出现故障，TaskMonitor就不对看门狗定时器清零，也就达到被监视任务出现故障时系统自动重启的目的。另外任务TaskMonitor自身出故障时，也不能及时对看门狗定时器清零，看门狗也能自动复位重启。
我的第一个LED程序 准备工作： 硬件：Freescale MC9S08JM60型单片机一块； 软件：集成开发环境codewarrior IDE； 开发板上有两个LED灯，如下图所示： 实验步骤： 1．首先，确保单片机集成开发环境及USBDM驱动正确安装。其中USBDM的安装步骤如下：?假设之前安装过单片机的集成开发环境6.3版本：CW_MCU_V6_3_SE； ?运行USBDM_4_7_0i_Win，这个程序会在c盘的程序文件夹下增加一个目录C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0，在这个目录下： 1〉C:\ProgramFiles\pgo\USBDM 4.7.0\FlashImages\JMxx下的文件 USBDM_JMxxCLD_V4.sx是下载器的固件文件； 2〉C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0\USBDM_Drivers\Drivers下有下载器的usb 驱动 所以在插入usb下载器，电脑提示发现新的usb硬件的时候，选择手动指定驱动 安装位置到以上目录即可。 ?运行USBDM_4_7_0i_Win之后，还会在目录： C:\Program Files\Freescale\CodeWarrior for Microcontrollers V6.3\prog\gdi 下增加一些文件，从修改时间上来看，增加了6个文件，这些文件是为了在codewarrior 集成开发环境下对usb下载器的调试、下载的支持。
2．新建一个工程，工程建立过程如下： ?运行单片机集成开发环境codewarrior IDE ?出现如下界面 ●Create New Project ：创建一个新项目工程 ●Load Example Project ：加载一个示例工程 ●Load Previous Project ：加载以前创建过的工程 ●Run Getting started Tutorial：运行CodeWarrior软件帮助文档 ●Start Using CodeWarrior：立刻使用CodeWarrior ?点击Create New project按钮，以创建一个新的工程，出现选择CPU的界面 如下，请选择HCS08/HCS08JM Family/MC9S08JM60，在右边的Connection窗口
C51单片机看门狗电路及 程序设计案 院系：信息工程学院 年级：2010级 电子一班禹豪 电子一班训虎 电子二班邓启新 一、引言 在由单片机构成的微型计算机系统中，程序的正常运行常常会因为来自外界的电磁场干扰等原因而被打断，从而造成程序的跑飞，而陷入死循环。由此导致单片机控制的系统无法继续工作，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或程序，俗称"看门狗"(watchdog) （1）看门狗电路基本原理 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。 *此处设计原理实际上为下文中硬件看门狗设计思路。
（2）看门狗电路一般设计式 “看门狗”电路一般分为硬件看门狗与软件看门狗两种设计式。 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，价格4~10元不等. 软件看门狗技术的原理和硬件看门狗类似，只不过是用软件的法实现（即利用单片机部定时器资源，通过编程模拟硬件看门狗工作式），以51系列为例：因在51单片机中有两个定时器，在利用部定时器资源来对主程序的运行进行监控时。可以对T1（或T0）设定一定的定时时间（设定的定时值要小于主程序的运行时间），当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值（此变量在主程序运行的开始已有一个初值）。当主程序运行至最后时对此变量的值进行判断，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。 考虑到设计要求，本设计采用软件看门狗设计思路。 二、看门狗电路整体设计思路 根据设计要求，本设计利用C51单片机部自带的定时器1进行编程，并配合少量电路实现“看门狗“电路功能。整个设计分为软件部分与硬件部分，如下： （1）软件部分设计原理： 软件设计分为三部分：“看门狗“定时器设置程序、溢出中断服务程序和喂狗代码。 1.1设计思路： 1）在主程序开头，“看门狗“定时器设置程序设置定时器1计时50ms。 2）当定时达50ms时，定时器1产生溢出中断，溢出中断服务程序开始工作，将看门狗标志num加1。当num的值等于100时，说明看门狗定时器已经计时5s，此时，单片机I/O端口P1.0输出高电平，对程序进行复位。 3）在此过程中，喂狗代码将被穿插于程序中循环体末尾。当循环体结束时，喂狗代码执行，关闭定时器1、清空num并重新初始化定时器设置。若循环体进入死循环，喂狗代码无法执行，num将一直累加至100，此时程序复位。 注：喂狗代码放置位置可根据num预计数值进行调整：当num门限值较小，即看门狗计数时间较短时，喂狗代码可放于程序中各循环体之后或均匀分布于整个主程序中。当num门限值较大，即看门狗计数时间较长时，喂狗代码可放于程序主循环体末尾。但是需注意看门狗计数时间必须长于正常工作时间，以免非正常复位。 1.2软件设计流程图：
STM32窗口看门狗程序 窗口看门狗（WWDG）通常被用来监测由外部干扰或不可预见的逻辑条件造成的应用程序背离正常的运行序列而产生的软件故障。除非递减计数器的值在T6位（WWDG->;CR的第六位）变成0前被刷新，看门狗电路在达到预置的时间周期时，会产生一个MCU复位。在递减计数器达到窗口配置寄存器(WWDG->;CFR)数值之前，如果7位的递减计数器数值(在控制寄存器中)被刷新，那么也将产生一个MCU复位。这表明递减计数器需要在一个有限的时间窗口中被刷新。
图 3.6.1.1中，T[6:0]就是WWDG_CR的低七位，W[6:0]即是WWDG->;CFR的低七位。T[6:0]就是窗口看门狗的计数器，而W[6:0]则是窗口看门狗的上窗口，下窗口值是固定的（0X40）。当窗口看门狗的计数器在上窗口值之外被刷新，或者低于下窗口值都会产生复位。 上窗口值（W[6:0]）是由用户自己设定的，根据实际要求来设计窗口值，但是一定要确保窗口值大于0X40，否则窗口就不存在了。 窗口看门狗的超时公式如下： Twwdg=(4096×2^WDGTB×(T[5：0]+1)) /Fpclk1; 其中： Twwdg：WWDG超时时间（单位为ms） Fpclk1：APB1的时钟频率（单位为Khz） WDGTB：WWDG的预分频系数 T[5:0]：窗口看门狗的计数器低6位 窗口看门狗寄存器介绍:
如何使用窗口看门狗: 1)使能WWDG时钟 2)设置WWDG_CFR和WWDG_CR两个寄存器 在时钟使能完后，我们设置WWDG的CFR和CR两个寄存器，对WWDG进行配置。包括使能窗口看门狗、开启中断、设置计数器的初始值、设置窗口值并设置分频数WDGTB 3)开启WWDG中断并分组 4)编写中断服务函数 软件例程: //---------------------------wdg.c----------------------- #include "wdg.h" #include "led.h" u8 wwdg_cnt=0x7f; //窗口看门狗计数器初值 void wwdg_init(u8 tr,u8 wr,u8 fprer) { RCC->;APB1ENR|=1;CFR|=fprer;CFR|=1;CFR&=0xff80; //窗口值清零 WWDG->;CFR|=wr; //设定窗口值 WWDG->;CR|=(wwdg_cnt|1;CR|=(cnt&0x7f); //喂狗值 } void WWDG_IRQHandler(void)
3.1 实验一 I/O口输入输出实验 4.实验原理 如图3-1所示，将PTB6设置为输出端口后，若向PTB6写高电平时，LED灯不亮，若写低电平，则LED亮。PTA2设置为输入端口后，在按键SW未按下时，读PTA2始终为高电平，只有在按键SW按下时，读PTA2时才得到低电平。 图3-1 LED灯与按键控制电路原理图 5.实验内容 ⑴结合开发板电路图，用跳线夹连接对应LED引脚。即LED1、LED2分别与PTB6、PTB7相连接。将PTB 口定义为输出接口。对端口写0即可点亮LED灯。单步运行观察实验现象。 ⑵结合开发板电路图，用跳线夹再将开发板上的按键SW1、SW2连到PTA2。将PTA口定义为输入口，将PTB口定义为输出口。按下SW1时点亮LED1、LED2。按下SW2时熄灭LED1、LED2。 6.参考程序 ⑴直接点亮LED灯，其参考程序如下。 C语言程序： #include
for(;;) { __RESET_WATCHDOG(); /* 清看门狗 */ } /* 死循环 */ } 汇编程序（加粗部分为所需添加的程序代码）： ;******************************************************************* ;* This stationery serves as the framework for a user application. * ;* For a more comprehensive program that demonstrates the more * ;* advanced functionality of this processor, please see the * ;* demonstration applications, located in the examples * ;* subdirectory of the "Freescale CodeWarrior for HC08" program * ;* directory. * ;******************************************************************* ; Include derivative-specific definitions INCLUDE 'derivative.inc' ; ; export symbols ; XDEF _Startup ABSENTRY _Startup ; ; variable/data section ; ORG RAMStart ; Insert your data definition here ExampleVar: DS.B 1 ; ; code section ; ORG ROMStart _Startup: LDHX #RAMEnd+1 ; initialize the stack pointer TXS CLI ; enable interrupts mainLoop: ; Insert your code here MOV #$FF,PTBDD; 端口方向寄存器初始化为输出 MOV #$FF,PTBD; 输出高点平，LED灯灭 MOV #$00,PTBD; 输出低电平，LED灯亮 NOP
/*----------------------------------------------- 名称：看门狗溢出实验按键不停喂狗 论坛：https://www.doczj.com/doc/779230093.html, 编写：shifang 日期：2009.5 修改：无 内容：通过按键喂狗防止溢出复位看门狗演示程序在16383个机器周期内必须至少喂狗一次 标准A T89s52单片机试验通过。 ------------------------------------------------*/ #include
TL0=0x66; EA=1; ET0=1; WDTRST=0x1e; //在程序初始化中激活看门狗。 WDTRST=0xe1; //先送1E,后送E1 if(K1==0) { TR0=1; } while(1) { if(K2==0) { TR0=0; } LED2=1; LED1=1; DelayMs(100); LED2=0; DelayMs(100); } } /*------------------------------------------------ 定时器中断函数 ------------------------------------------------*/ void T ime0(void) interrupt 1 { TH0=0xc6; //定时16ms TL0=0x66; WDTRST=0x1e; //喂狗指令 WDTRST=0xe1; } /*------------------------------------------------ uS延时函数，含有输入参数unsigned char t，无返回值
用CD4060制作看门狗报警电路 看门狗定时器（WDT，Watch Dog Timer）是单片机的一个组成部分，它实际上是一个计数器，一般给看门狗一个大数，程序开始运行后看门狗开始倒计数。如果程序运行正常，过一段时间CPU应发出指令让看门狗，重新开始倒计数。如果看门狗减到0就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。 原理图： CD4060芯片特性 1) 电压范围宽，应该可以工作在3V～15V，输入阻抗高，驱动能力差外，跟74系列的功能基本没有区别； 2) 输入时，1/2工作电压以下为0，1/2工作电压以上为1； 3) 输出时，1=工作电压；0=0V； 4) 驱动能力奇差，在设计时最多只能带1个TTL负载； 5) 如果加上拉电阻的话，至少要100K电阻； 6) 唯一现在使用的可能就是计数器，CD4060的计数器可以到14级二进制串行计数。 以AT89C51为例： 看门狗电路由14位二进制计数器CD4060和三极管VT1、VT2等组成。
Vout接单片机AT89C51的引脚输出口P1.7，由单片机的CPU向看门狗电路发送喂狗信号——正脉冲，在两个正脉冲间隔内，P1.7保持为低电平(此功能要结合软件才能实现，相应的软件设计在下面介绍)。我们知道，单片机AT89C51的I／O口带灌电流负载的能力比较大，每个引脚低电平时的吸入电流为20 mA，带拉电流负载的能力却很小，实测情况是，每个引脚高电平时的输出电流仅25μA，现在P1.7口被设计成带拉电流负载的方式，为了提高P1.7口带拉电流负载的能力，所以，电路中设置了上拉电阻R3。 14位二进制计数器CD4060的计数脉冲由其内部振荡器和外接阻容元件R1、R2、C1组成的电路产生，振荡周期为 T0SC=2.2×R1×C1=0.22 ms 振荡器产生的计数脉冲(矩形波)可以直接引出，同时还可以从CD4060的10个输出端Q4～Q10和Q12～Q14得到不同分频系数的方波输出，各方波输出信号的周期如表1所示。这样，如果CD4060得不到CPU通过P1.7口发送来的喂狗信号——正脉冲，则CD4060的输出端Q14在1.8S内将产生一个完整周期的方波信号，而且低电平在前，高电平在后，其高电平经三极管VT1、VT2处理后形成单片机AT89C51的复位信号，使单片机AT89C51复位。由此可见，单片机AT89C51正常工作时，只要在0.9S内从P1.7口送出一个正脉冲，便可及时清零看门狗，输出端Q14就不会产生定时溢出信号，从而使看门狗电路对单片机系统不起作用。并且，从CD4060的10个输出端Q4～Q10和Q12～Q14可以得到不同周期的方波信号，经三极管VT1、VT2处理后形成单片机系统的复位信号，可以适应不同用户应用程序，从而该硬件看门狗电路可以适应不同的单片机应用系统。 对MCS-51系列的单片机而言，它所需要的复位信号是高电平宽度大于2个机器周期的正脉冲，例如，单片机的时钟脉冲频率为12 MHz时，则所需要的复位信号高电平宽度为2μs以上就可以了，而由上面的分析可知，CD4060的Q14输出的是高电平宽度为0.9 s的方波，如果让它直接作为单片机的复位信号，则单片机的复位时间势必在0.9 s以上，这样尽管可以使程序跑飞的单片机复位，但是显然没有做到尽快地引导跑飞的程序到正确的轨道来，如果这样做的话，对于某些单片机应用系统而言可能带来非常严重的后果。图1中的三极管VT1、VT2及其周围阻容元件构成波形转换电路，把较宽的正脉冲变换为较窄的正脉冲，从而较好地解决了上述的问题。三极管VT1、VT2构成的2级直接耦合放大器作为缓冲器使用，它是CD4060的输出端Q14的灌电流负载，C2、R8是微分电路。 经分析后不难看出，电路中的R7、R8、C2还具有单片机上电复位的功能。 2 上电复位与看门狗信号复位的不同处理过程 由于程序跑飞很可能会造成一些随机破坏事件，对某些系统而言，希望尽可能从断点处恢复运行，因此，有必要妥善解决跑飞的程序回复后的处理。 单片机应用系统上电时，上电复位电路会使得单片机处于复位状态，这一般称为冷启动，这种情况下，单片机处于复位状态表现为： (1) 程序计数器PC的值为0000H。 (2) I／O口(P0、P1、P2、P3(1))为FFH状态，即准双向I／O口的输入状态。 (3) 堆栈指示器SP=07H，即堆栈底为片内RAM的07H单元。 (4) 除上述状态外，所有特殊功能寄存器SFR的有效位均为0。 (5) 上电复位时，由于是重新供电，RAM在断电时数据丢失，上电复位后为随机数。
705系列复位电路 #概述 GC705/706/707/708/813L是一组CMOS微处理器监控电路，可用来监控微处理器系统供电异常、电池故障和工作状态。和采用分立元件及多片IC组合成电路相比，明显减小了系统电路的复杂性和元器件的数量，并提高了系统的可靠性和精度。 GC705/706/813L具备以下四项基本功能： 1）电源开机，关机及电源供电不足时给出复位输出。 2）内含独立的看门狗电路输出。如看门狗电路输入在1.6秒内未得到翻转信号，看门狗电路输出端将变成低电平。 3）内含门限1.25V的检测器，用于掉电报警，电池欠电监测和监测加错电源的状况（以+5V为准）。 4）手动复位时，给出确定脉宽的负向复位脉冲 GC707/708和GC705/706基本功能一致，区别只在于GC705/706芯片中的第8脚正脉冲的复位（RESET）输出取消了，换成了看门狗定时器，原第6脚空脚被用做看门狗电路的输入端。GC813L则除了第7脚输出正脉冲的RESET外，其它功能和GC705/706完全一样。这几种电路的管脚功能定义和差异详见管脚定义图和管脚说明附表。 #应用范围 计算机，微处理器和微控制器系统；嵌入式控制器系统；智能仪器仪表；通信系统；工业自动化系统；电池供电手持设备等等。
# 电气参数 除非特殊说明，Vcc = 4.75V~ 5.5V (GC705/GC707/GC813), Vcc =4.5V~5.5V (GC706/GC708)，T A = T MIN to T MAX 参数 符号 测试条件 最小值典型值 最大值 单位 GC705、706、707、708 1.0 5.5 电源电压范围 Vcc GC813 1.1 5.5 V GC705、706、813 150 350 电源电流 Icc GC707、708 50 350 uA GC705、707、813 4.50 4.65 4.75 GC706、708 4.25 4.40 4.50 复位门限 V RT GC706T 3.00 3.08 3.15 V 复位门限迴差 40 mV 复位脉冲宽度 t RS 140 200 280 ms I SOURSE ＝800uA VCC-1.5 I SINK = 3.2mA 0.4 GC705~708,VCC=1V ,I SINK = 50uA 0.3 GC707\708,I SOURCE =800uA VCC-1.5 GC707\708,I SINK = 1.2mA 0.4 复位输出电压 GC813,I SOURCE =4uA,V CC = 1.1V 0.8 V 看门狗计时长度 t WD GC705\706\813 1.00 1.60 2.25 秒 WDI 脉冲宽度 t WP VIL =0.4V ,VIH =(VCC)(0.8) 50 ns 下限 0.8 WDI 输入阈值 上限 GC705\706\813 V CC ＝5V 3.5 V GC705\706\813，WDI ＝VCC 50 150 WDI 输入电流 GC705\706\813，WDI ＝0V -150 -50 uA GC705\706\813，I SOURCE ＝800uA VCC-1.5 WDI 输出电压 GC705\706\813，I SINK ＝1.2mA 0.4 V MR 上拉电流 MR ＝0V 100 250 600 uA MR 脉冲宽度 t MR 150 ns 下限 0.8 MR 输入阈值 上限 2.0 V MR 到RESET 的 延迟 t MD 250 ns PFI 输入阈值 VCC ＝5V V PFI 输入电流 -25 25 nA I SOURCE ＝800uA VCC-1.5 PFO 输出电压 I SINK ＝3.2mA 0.4 V