采用看門狗與上電復位的功能保持系統(tǒng)完整性

由于有如此多的微處理器和微控制器制造商集成了片上監(jiān)控電路，您可能想知道為什么分立式看門狗，上電復位，處理器伙伴和監(jiān)控芯片仍然蓬勃發(fā)展。

快速回答一個簡單的功能，如重置可能會導致問題。不同的應用對微控制器（MCU）的啟動和斷電順序施加了非常不同的條件;外部獨立監(jiān)管機構可以為集成單位提供一層保證。

本文介紹了可用于確保處理器不會進入未知狀態(tài)或在不需要時重置的處理器配套芯片。它比較了這些通用部件的功能和優(yōu)點，這些通用部件幾乎可以連接到任何具有復位或高電平中斷的MCU。

本文將研究簡單的上電復位，電壓監(jiān)控和看門狗功能。后續(xù)文章將討論智能復位，系統(tǒng)管理器，智能開/關控制器，多電壓監(jiān)控器，順控器以及具有非易失性和電池供電的實時時鐘和存儲器的器件。

上電復位

提供重要服務的最簡單功能是上電復位。這些部件向設計人員保證，如果輸入電壓不穩(wěn)定且高于某個預定閾值，系統(tǒng)將不會過早上電。片狀復位脈沖持續(xù)時間不足以滿足處理器的最小脈沖寬度，可能導致處理器從一開始就失控。

選擇正確的上電復位時，您有選項和固定約束。例如，固定約束可能是有效的高或低復位脈沖，必須與處理器的復位或中斷級別配對。您施加的約束是重置超時和閾值級別。

許多上電復位使用電壓電平監(jiān)控。電壓監(jiān)控的附加功能越來越重要，因為較低電壓微電腦取決于電池功率和/或環(huán)境能量收集以監(jiān)控或控制真實世界狀況。功率穩(wěn)定性是關鍵，因為電壓越低，對噪聲的敏感度越高。 5 V處理器可能看不到RF發(fā)射器鍵控的影響，但1.8 V處理器可能會，特別是如果能量儲備很低。

毫無疑問，微控制器制造商在添加模擬比較器和運算放大器方面做得非常出色，如果功率過低，可以用它們觸發(fā)有序關機。然而，如果沒有保持大量的數(shù)字邏輯和模擬模塊存活，微型電流可以以更少的電流睡眠。通常，小型離散監(jiān)控器可以比微處理器消耗更少的電流并保持良好的模擬分辨率。

許多低成本部件都是固定用于特定電壓的系統(tǒng)。 Maxim提供了一種非常易于使用的器件。 Maxim MAX699CWE +低成本，上電復位和看門狗控制器（圖1），專為5 V系統(tǒng)而設計，提供低電平有效復位脈沖，上電，斷電和低壓掉電條件。這種固定功能的看門狗功能取決于來自微型的穩(wěn)定脈沖序列。如果看門狗芯片沒有看到脈沖超過一秒鐘，則發(fā)出復位脈沖。

圖1：Maxim的低成本上電復位和看門狗芯片的非?；镜墓δ苁窃S多人需要確保微控制器不被鎖定的一個未知或有故障的狀態(tài)。只需一個外部上拉電阻即可將其與5 V micro連接。

3 V系統(tǒng)的類似部件來自意法半導體及其STM708SM6F監(jiān)控器和看門狗芯片。與Maxim部分一樣，它具有固定的看門狗持續(xù)時間。如果它在1.6秒間隔內沒有看到來自微型的“我活著”脈沖，它將發(fā)出一個復位脈沖（典型值為200 ms）。該部分提供雙軌輸出以及電源故障輸出，如果功率下降到可接受的閾值以下，則可以提醒微電腦。如果系統(tǒng)電壓下降，將二極管和電容器放置在微型電壓的VCC上將使它有更多的時間以有序的方式關閉（圖2）。

圖2：某些看門狗上的電源失效選項允許您向微型電腦添加一個小電荷存儲器，這可以讓它有足夠的時間在電源故障即將來臨時以有序和可恢復的方式關閉。

一個不錯的解決方案來自ADI公司的ADM63xx系列監(jiān)控電路，具有看門狗和手動復位功能。 ADM6316DZ26ARJZ-R7等器件提供26個閾值選項，從2.5到5 V，步長為100 mV，4個復位超時選項，從1 ms到1.12 s。手動復位引腳還通過可選的開漏或推挽式輸出觸發(fā)可靠的復位脈沖。這些小型SOT 23-5器件功耗低于5μA，具有非?；镜膹臀粫r序和看門狗時序特性（圖3）。

圖3：基本復位（左）和看門狗定時（右）功能跟蹤電壓穩(wěn)定性和固定或用戶定義的閾值電平。

用戶級可調整性

嘗試使用固定參數(shù)來適應每種情況可能適用于大多數(shù)應用程序，但工程師需要對其系統(tǒng)進行微調和調整，以便從電源中擠出最后一點能量。在這里，可調節(jié)水平選擇可以幫助。例如，采用SOT-23-5 Intersil ISL88014IH5Z-TK低電平有效，200 ms（最小值）開集電極上電復位，可調節(jié)或可選擇閾值電平。外部電容可以增加超時延遲。該器件是雙電壓監(jiān)視器，具有2.5，3，3.3和5 V的可選固定輸入電平，以及可調節(jié)電平，可降至0.6 V，精度為1.5％。

高低導軌均可用作開路集電極，漏極開路，推挽式或圖騰柱式輸出。 5.5μA的低電源電流也很有吸引力。 Intersil電壓監(jiān)控器的培訓模塊在Digi-Key網(wǎng)站上在線。

ROHM還有一系列上電復位和看門狗器件，具有用戶可選擇的閾值和復位持續(xù)時間。諸如BD37A41FVM-TR之類的MSOP8高電平有效部件和諸如BD87A34FVM-TR之類的低電平有效部件可以檢測1.9到4.1 V電平。復位延遲時間和看門狗定時器監(jiān)視器電平可以使用外部電容獨立設置。與此類器件中的其他器件一樣，5μA通常是電流消耗，1.5％的精度很容易達到（圖4）。

圖4：具有看門狗定時器的ROHM電壓檢測器IC的高電平有效（BD37A - 左）和低電平有效（BD87A - 右）版本具有可選閾值和用戶定義的復位延遲時間以及通過外部電容器的看門狗定時器延遲。

系統(tǒng)解決方案

雖然許多看門狗器件使用R/C時序來設置延遲，但Maxim MAX6374KA + T引腳可選看門狗定時器采用了一種有趣的方法。該部分有效地使用數(shù)字解復用器來實現(xiàn)靜態(tài)或動態(tài)看門狗功能。

有三個SET輸入可以綁定到VSS或VCC，以有效地從200μs到60 s中選擇八個固定或預設啟動延遲中的一個，并且看門狗間隔從30μs到60 s（圖5）。這可能意味著一部分可以針對特定應用硬連線，或者由處理器動態(tài)驅動以在固件可以利用這一點時實現(xiàn)更高級別的監(jiān)督能力。

圖5：基于控制邏輯的時序選擇允許將一個部件綁定到特定設計或允許更高級別的動態(tài)監(jiān)控功能。例如，如果未發(fā)生定期調度的監(jiān)視程序事件，則監(jiān)視程序狀態(tài)輸出可以生成高級別中斷。處理器可以啟動恢復例程并將監(jiān)視器狀態(tài)更改為更長的時間段以允許恢復。如果向處理器發(fā)出較長持續(xù)時間的看門狗脈沖，它將知道密鑰進程被鎖定且尚未恢復，并且可以控制更大量的重啟或重啟。

總結

正如我們所討論的那樣，具有分立的上電復位和看門狗可以幫助確?？煽康奶幚砥鞑僮?。此外，向配套處理器添加功能允許更高級別的功能來保持系統(tǒng)完整性。處理器和配套部件不是由集成的上電復位和看門狗推動，而是為工程師提供更大的設計靈活性。

隨后的文章將研究智能復位，系統(tǒng)管理器，智能開/關控制器，多電壓監(jiān)控器，順控器以及具有非易失性和電池供電的實時時鐘和存儲器的器件。