看門狗工作原理、應(yīng)用

看門狗,又叫 watchdog timer,是一個(gè)定時(shí)器電路, 一般有一個(gè)輸入,叫喂狗,一個(gè)輸出到MCU的RST端,MCU正常工作的時(shí)候,每隔一端時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端,給 WDT 清零,如果超過規(guī)定的時(shí)間不喂狗,(一般在程序跑飛時(shí)),WDT 定時(shí)超過,就回給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)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(dòng)了看門狗的計(jì)數(shù)器，看門狗就開始自動(dòng)計(jì)數(shù)，如果到了一定的時(shí)間還不去清看門狗，那么看門狗計(jì)數(shù)器就會(huì)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(shí)要注意清看門狗。

硬件看門狗是利用了一個(gè)定時(shí)器，來(lái)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(shí)時(shí)間到之前對(duì)定時(shí)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(lái)。那么定時(shí)時(shí)間到后就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等,價(jià)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(lái)講，我們知道在51單片機(jī)中有兩個(gè)定時(shí)器，我們就可以用這兩個(gè)定時(shí)器來(lái)對(duì)主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。我們可以對(duì)T0設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)生定時(shí)中斷的時(shí)候?qū)σ粋€(gè)變量進(jìn)行賦值，而這個(gè)變量在主程序運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個(gè)初值。

在這里我們要設(shè)定的定時(shí)值要小于主程序的運(yùn)行時(shí)間，這樣在主程序的尾部對(duì)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(duì)于T1我們用來(lái)監(jiān)控主程序的運(yùn)行，我們給T1設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，在主程序中對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，如果不能在一定的時(shí)間里對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，T1 的定時(shí)中斷就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。在這里T1的定時(shí)時(shí)間要設(shè)的大于主程序的運(yùn)行時(shí)間，給主程序留有一定的的裕量。而T1的中斷正常與否我們?cè)儆蒚0定時(shí)中斷子程序來(lái)監(jiān)視。這樣就夠成了一個(gè)循環(huán)，T0監(jiān)視T1，T1監(jiān)視主程序，主程序又來(lái)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(shí)器,對(duì)系統(tǒng)頻率進(jìn)行分頻計(jì)數(shù),定時(shí)器溢出時(shí),將引起復(fù)位.看門狗可設(shè)定溢出率,也可單獨(dú)用來(lái)作為定時(shí)器使用.

凌陽(yáng)61的看門狗比較單一，一個(gè)是時(shí)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(gè)21位的使用系統(tǒng)時(shí)鐘的定時(shí)器，該定時(shí)器檢測(cè)對(duì)其控制寄存器的兩次特定寫操作的時(shí)間間隔。如果這個(gè)時(shí)間間隔超過了編程的極限值，將產(chǎn)生一個(gè)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(shí)清零時(shí),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(shí)間以決定在合適的時(shí)候，清看門狗。清看門狗也不能太過頻繁否則會(huì)造成資源浪費(fèi)。程序正常運(yùn)行時(shí)，軟件每隔一定的時(shí)間(小于定時(shí)器的溢出周期)給定時(shí)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(wú)節(jié)制地玩游戲、上網(wǎng)、看錄像)等具有很好的應(yīng)用價(jià)值.

系統(tǒng)軟件"看門狗"的設(shè)計(jì)思路：

1.看門狗定時(shí)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(shí)?？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(shí)間約為16.6 ms。系統(tǒng)設(shè)置"看門狗"定時(shí)器T0定時(shí)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(shí)"看門狗"定時(shí)器T0將溢出并申請(qǐng)中斷。

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