看門狗工作原理、應(yīng)用和設(shè)計(jì)思路解析

看門狗,又叫 watchdog timer,是一個定時器電路, 一般有一個輸入,叫喂狗,一個輸出到MCU的RST端,MCU正常工作的時候,每隔一端時間輸出一個信號到喂狗端,給 WDT 清零,如果超過規(guī)定的時間不喂狗,(一般在程序跑飛時),WDT 定時超過,就回給出一個復(fù)位信號到MCU,是MCU復(fù)位. 防止MCU死機(jī). 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛。

此狗非彼狗

工作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動了看門狗的計(jì)數(shù)器，看門狗就開始自動計(jì)數(shù)，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計(jì)數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時要注意清看門狗。

硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。那么定時時間到后就會使單片機(jī)復(fù)位。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等,價格4~10元不等.

軟件看門狗技術(shù)的原理和這差不多，只不過是用軟件的方法實(shí)現(xiàn)，我們還是以51系列來講，我們知道在51單片機(jī)中有兩個定時器，我們就可以用這兩個定時器來對主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。我們可以對T0設(shè)定一定的定時時間，當(dāng)產(chǎn)生定時中斷的時候?qū)σ粋€變量進(jìn)行賦值，而這個變量在主程序運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個初值，在這里我們要設(shè)定的定時值要小于主程序的運(yùn)行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明T0中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。對于T1我們用來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，我們給T1設(shè)定一定的定時時間，在主程序中對其進(jìn)行復(fù)位，如果不能在一定的時間里對其進(jìn)行復(fù)位，T1 的定時中斷就會使單片機(jī)復(fù)位。在這里T1的定時時間要設(shè)的大于主程序的運(yùn)行時間，給主程序留有一定的的裕量。而T1的中斷正常與否我們再由T0定時中斷子程序來監(jiān)視。這樣就夠成了一個循環(huán)，T0監(jiān)視T1，T1監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

51 系列有專門的看門狗定時器,對系統(tǒng)頻率進(jìn)行分頻計(jì)數(shù),定時器溢出時,將引起復(fù)位.看門狗可設(shè)定溢出率,也可單獨(dú)用來作為定時器使用.

凌陽61的看門狗比較單一，一個是時間單一，第二是功能在實(shí)際的使用中只需在循環(huán)當(dāng)中加入清狗的指令就OK了。

C8051Fxxx單片機(jī)內(nèi)部也有一個21位的使用系統(tǒng)時鐘的定時器，該定時器檢測對其控制寄存器的兩次特定寫操作的時間間隔。如果這個時間間隔超過了編程的極限值，將產(chǎn)生一個WDT復(fù)位。

看門狗使用注意：大多數(shù)51 系列單片機(jī)都有看門狗,當(dāng)看門狗沒有被定時清零時,將引起復(fù)位。這可防止程序跑飛。設(shè)計(jì)者必須清楚看門狗的溢出時間以決定在合適的時候，清看門狗。清看門狗也不能太過頻繁否則會造成資源浪費(fèi)。程序正常運(yùn)行時，軟件每隔一定的時間(小于定時器的溢出周期)給定時器置數(shù)，即可預(yù)防溢出中斷而引起的誤復(fù)位。

看門狗運(yùn)用：看門狗是恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行及有效的監(jiān)視管理器(具有鎖定光驅(qū)，鎖定任何指定程序的作用，可用在家庭中防止小孩無節(jié)制地玩游戲、上網(wǎng)、看錄像)等具有很好的應(yīng)用價值.

系統(tǒng)軟件"看門狗"的設(shè)計(jì)思路：

1.看門狗定時器T0的設(shè)置。在初始化程序塊中設(shè)置T0的工作方式，并開啟中斷和計(jì)數(shù)功能。系統(tǒng)Fosc=12 MHz，T0為16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為(2的10次方)-1=65 535，T0輸入計(jì)數(shù)頻率是.Fosc/12，溢出周期為(65 535+1)/1=65 536(μs)。

2.計(jì)算主控程序循環(huán)一次的耗時?？紤]系統(tǒng)各功能模塊及其循環(huán)次數(shù)，本系統(tǒng)主控制程序的運(yùn)行時間約為16.6 ms。系統(tǒng)設(shè)置"看門狗"定時器T0定時30 ms(T0的初值為65 536-30 000=35 536)。主控程序的每次循環(huán)都將刷新T0的初值。如程序進(jìn)入"死循環(huán)"而T0的初值在30 ms內(nèi)未被刷新，這時"看門狗"定時器T0將溢出并申請中斷。

3.設(shè)計(jì)T0溢出所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序。此子程序只須一條指令，即在T0對應(yīng)的中斷向量地址(000BH)寫入"無條件轉(zhuǎn)移"命令，把計(jì)算機(jī)拖回整個程序的第一行，對單片機(jī)重新進(jìn)行初始化并獲得正確的執(zhí)行順序。