帶看門(mén)狗功能的專用復(fù)位芯片設(shè)計(jì)方案

本文導(dǎo)讀

在產(chǎn)品規(guī)劃中，如使用芯片內(nèi)部集成的DCDC模塊給系統(tǒng)的各個(gè)子模塊（如內(nèi)存、電子硬盤(pán)、硬件看門(mén)狗等）供電的情況下，需要多加留心DCDC輸出電壓屬性是否與所使用看門(mén)狗芯片型號(hào)匹配這個(gè)問(wèn)題，否則設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品可能就會(huì)出現(xiàn)一定概率的不穩(wěn)定性。

下圖為某款處理器內(nèi)部集成的DCDC模塊輸出的3.3V波形圖，該3.3V生成的過(guò)程中有兩段臺(tái)階，該臺(tái)階電平的最小值為2.44V，時(shí)間間隔為215ms，此時(shí)如使用該電源給看門(mén)狗供電，則用電源閾值為2.63V的型號(hào)也是無(wú)法滿足要求的，解決辦法可以采用外部3.3V給看門(mén)狗芯片供電，設(shè)計(jì)中應(yīng)避免使用芯片輸出的3.3V電源向看門(mén)狗芯片供電，否則系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。

從例子可以看出，雖然帶看門(mén)狗功能的專用復(fù)位芯片功能比較簡(jiǎn)單，但在實(shí)際應(yīng)用與處理器組合使用中，卻是很容易出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)，專用復(fù)位芯片種類很多，不同種類的芯片有不同的技術(shù)參數(shù)，以下就CAT706為列，討論帶看門(mén)狗的專用復(fù)位芯片在應(yīng)用中需注意的要點(diǎn)。

一、帶看門(mén)狗功能的專用復(fù)位芯片框圖

CAT706支持四種功能：電源監(jiān)控、上電復(fù)位、手工復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位，如圖1.1所示。

圖1.1 看門(mén)狗內(nèi)部框圖

二、應(yīng)用要點(diǎn)

1、VCC輸入支持精準(zhǔn)低壓監(jiān)測(cè)，選型時(shí)請(qǐng)注意該閾值電壓的范圍是否滿足需求。

如型號(hào)CAT706S，2.93V為其典型的電源監(jiān)控閾值，實(shí)際上其范圍在2.85-3.00V之間，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合VCC的監(jiān)控要求進(jìn)行選型，尤其關(guān)注其最大值，其它型號(hào)亦如是。

2、RST#引腳的電氣特性需在設(shè)計(jì)前期確認(rèn)，尤其注意芯片的第一次的上電復(fù)位操作。

第一：在VCC輸入電源高于1.0V后，復(fù)位發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生140~280ms寬度的低脈沖，設(shè)計(jì)中需核對(duì)被復(fù)位芯片對(duì)復(fù)位信號(hào)脈寬的要求，尤其關(guān)注最小值。

第二：需注意復(fù)位信號(hào)電平是否與主控電平相匹配及被復(fù)位芯片是高電平復(fù)位還是低電平復(fù)位。

第三：復(fù)位信號(hào)在上走線過(guò)長(zhǎng)時(shí)就越容易受到干擾或?qū)е氯菪赃^(guò)大，這些因素都可能導(dǎo)致復(fù)位信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力不足，不能滿足芯片對(duì)復(fù)位信號(hào)邊沿速率的要求，可加入如74LVC1G125驅(qū)動(dòng)器來(lái)滿足需求。

3、MR#手動(dòng)復(fù)位輸入引腳的使用需注意以下三點(diǎn)。

第一：MR#管腳內(nèi)部支持去抖功能，電氣上可兼容TTL/COMS邏輯，可由外部邏輯線驅(qū)動(dòng)或由短路到地的按鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行觸發(fā)；

第二：當(dāng)該引腳檢測(cè)到低于0.6V的電平輸入且該電平持續(xù)至少500ns后，即可觸發(fā)RST#管腳輸出低電平；

第三：由于MR#引腳內(nèi)部有電流源，因此當(dāng)不使用手動(dòng)復(fù)位功能時(shí)，該引腳應(yīng)該進(jìn)行懸空處理。

4、WDI看門(mén)狗輸入引腳的使用需注意以下三點(diǎn)。

第一：何時(shí)該喂狗，WDI引腳輸入保持高電平或低電平1.6s（溢出周期-TWD），則內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器超時(shí)，WDO會(huì)輸出低電平，注意此1.6s只是一個(gè)典型值，實(shí)際上該時(shí)間范圍在1s-2.25s之間。

第二：如何喂狗，在溢出周期之內(nèi)，WDI引腳電平發(fā)生變化即實(shí)現(xiàn)了喂狗操作，計(jì)數(shù)器將復(fù)位為零值，程序設(shè)計(jì)中需注意喂狗信號(hào)脈寬（TWP）這個(gè)參數(shù)，CAT706S要求保證TWP 至少大于50ns，手冊(cè)要求WDI最小上升/下降時(shí)間為1微秒，與此同時(shí)，為防止喂狗信號(hào)易受干擾，WDI的走線不建議走過(guò)長(zhǎng)且盡量地遠(yuǎn)離干擾源。

第三：如何禁用看門(mén)狗，可將WDI引腳浮空或連接到高阻抗三態(tài)緩沖器將禁用看門(mén)狗功能。

圖1.2 CAT706看門(mén)狗信號(hào)時(shí)序圖

5、WDO#-以WDO#作為復(fù)位信號(hào)，注意該引腳的脈沖寬度是否能滿足器件的需求。

在溢出周期內(nèi)未按時(shí)進(jìn)行喂狗或者VCC低于監(jiān)控閾值時(shí)，WDO#都將輸出低電平,在WDO#有效之后，若經(jīng)過(guò)了很短的時(shí)間（如10μs）立即發(fā)生喂狗事件，則WDO#信號(hào)將立刻恢復(fù)為無(wú)效的高電平，在這種情況下，WDO#的有效低電平僅為10μs，無(wú)法滿足大多數(shù)器件的要求，應(yīng)用中將WDO#信號(hào)連接到MR#輸入引腳來(lái)啟用看門(mén)狗功能，即用看門(mén)狗溢出事件觸發(fā)手工復(fù)位事件，而RST#有效脈寬較長(zhǎng)，能滿足大多數(shù)器件對(duì)復(fù)位脈寬的要求。

6、PFI-電源監(jiān)控輸入引腳的使用注意事項(xiàng)。

除對(duì)VCC的監(jiān)控外，CAT706還可以通過(guò)PFI引腳對(duì)另一種電源進(jìn)行監(jiān)控，不使用此功能時(shí)，PFI應(yīng)接VCC或GND，若采用了錯(cuò)誤的處理方式，可能導(dǎo)致復(fù)位芯片的不穩(wěn)定。

7、PFO#-電源監(jiān)控輸出引腳。

當(dāng)輸入引腳PFI出現(xiàn)低于1.25V的電平時(shí)，PFO#輸出低電平。

對(duì)電源供電要求嚴(yán)格的系統(tǒng)/數(shù)字處理系統(tǒng)，CAT706P/R/S/T系列是一款非常理想的選擇。

8、使用過(guò)程中需要注意復(fù)位管腳的結(jié)構(gòu)屬性

設(shè)計(jì)中，請(qǐng)注意復(fù)位管腳的結(jié)構(gòu)屬性，有些復(fù)位芯片的復(fù)位管腳為推挽輸出，有的是開(kāi)漏輸出，設(shè)計(jì)中需要根據(jù)處理器復(fù)位管腳的屬性。

9、典型看門(mén)狗電路如下圖所示。