對于那些人類無法持續(xù)監(jiān)視的嵌入式系統(tǒng)，看門狗芯片可能是個很好的解決方案。英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)需要自主處理異常，如果運算跑偏了，通常不可能等人們重新引導他們。這種情況下需要一個復位芯片，以引導嵌入式系統(tǒng)的重啟。

看門狗芯片是一種硬件，可以用來自動檢測軟件異常，并在發(fā)生任何異常時重置處理器。一般來說，看門狗芯片基于一個從某個初始值遞減到零的計數(shù)器。嵌入式軟件選擇計數(shù)器的初始值并定期重新啟動它。如果計數(shù)器在軟件重新啟動之前達到零，則認為軟件發(fā)生故障，并且處理器的復位信號有效。處理器（及其運行的嵌入式軟件）將重新啟動，就像人工操作員已關(guān)閉電源再打開一樣。

如下圖所示，看門狗芯片是處理器外部的芯片。但是，它也可以與CPU包含在同一芯片中。這是在許多單片機中完成的。無論哪種情況，看門狗芯片的輸出都直接與處理器的復位信號相關(guān)。

一、什么是踢狗（也叫：喂狗）

重新啟動看門狗芯片計數(shù)器的過程有時稱為“踢狗（喂狗）”。踢狗的作用作用主要是起到復位重啟的作用，確保機器能夠一直運行。

如下面的案例1中，做了一個簡單的示例。這里，我們有一個無限循環(huán)來控制系統(tǒng)的整個行為。這種軟件體系結(jié)構(gòu)在許多具有低端處理器和基于單個工作頻率的行為的嵌入式系統(tǒng)中很常見。該看門狗的硬件實現(xiàn)允許通過內(nèi)存映射寄存器設(shè)置計數(shù)器值。

uint16 volatile * pWatchdog =

（uint16 volatile *） 0xFF0000;

main（void）

{

hwinit（）;

for （;;）

{

*pWatchdog = 10000;

read_sensors（）;

control_motor（）;

display_status（）;

}

}

案例1：踢狗

假設(shè)循環(huán)必須每五毫秒至少執(zhí)行一次。（假設(shè)必須至少經(jīng)常向電動機提供新的控制參數(shù)。）如果看門狗芯片的計數(shù)器初始化為與經(jīng)過的時間（即10000毫秒）對應(yīng)的五毫秒的值，并且軟件沒有錯誤，看門狗芯片將永遠不會到期，軟件將始終在達到零之前重新啟動計數(shù)器。

二、軟件異常

看門狗芯片可以使系統(tǒng)擺脫許多危險情況。但是，如果要有效，必須在整個軟件設(shè)計中考慮復位看門狗芯片。設(shè)計人員必須知道其軟件可能出什么問題，并確保看門狗芯片能夠檢測到它們（如果有的話）。

系統(tǒng)掛起有多種原因。導致執(zhí)行無限循環(huán)的邏輯謬誤是最簡單的。假設(shè)這種情況發(fā)生在案例1的read_sensors（）調(diào)用中。其他任何軟件（ISR除外，如果仍然啟用中斷）都不會再次運行。

另一種可能性是，在循環(huán)的一次通過期間，異常數(shù)量的中斷到達。在ISR中花費的任何額外時間就是沒有花費在執(zhí)行主循環(huán)上的時間。可能會給電機新的控制指令帶來危險的延遲。

使用多任務(wù)內(nèi)核時，可能會發(fā)生死鎖。例如，一組任務(wù)可能會卡在彼此之間等待，并且其中一個需要一些外部信號，從而使整個任務(wù)組無限期地掛起。

如果此類故障是瞬態(tài)的，則每次看門狗引起的復位后，系統(tǒng)可能會在一段時間內(nèi)正常運行。但是，發(fā)生故障的硬件可能會導致系統(tǒng)不斷重置。因此，計算看門狗引起的復位次數(shù)并在固定次數(shù)的故障后放棄嘗試可能是明智的。

三、Karate框架接口測試

實際的看門狗實現(xiàn)通常會具有一個與案例1中的軟件相比更為復雜的軟件接口。當重置看門狗所需的指令集非常簡單時，有漏洞的軟件可能會偶然執(zhí)行此操作。考慮一個錯誤，該錯誤導致將值10000一次又一次地寫入內(nèi)存中的每個位置。此代碼將定期重新啟動看門狗計數(shù)器，并且看門狗可能永遠不會咬人。為防止這種情況，許多看門狗實現(xiàn)要求使用兩個或多個連續(xù)寫入的復雜序列來重新啟動看門狗芯片。

如果看門狗內(nèi)置在你的單片機中，則在設(shè)備復位時可能不會自動啟用它。你必須確保在硬件初始化期間啟用它。為了提供保護以防止意外禁用看門狗的錯誤，硬件設(shè)計通常使得一旦啟用看門狗芯片就無法禁用它。

如果你的軟件可以比看門狗周期更快地完成一個完整的循環(huán)，那么案例1中的結(jié)構(gòu)可能對你來說很好。如果你的軟件的某些部分需要很長時間才能完成，那么挑戰(zhàn)就更大了。假設(shè)你有一個循環(huán)，等待元素加熱到一定溫度再返回。許多看門狗芯片的最長持續(xù)時間約為兩秒鐘。如果你要延遲的時間超過該時間長度，則可能必須在等待循環(huán)中踢狗。如果你的軟件中有很多這樣的地方，看門狗的控制可能會出現(xiàn)問題。

系統(tǒng)初始化是代碼的一部分，通常需要比看門狗芯片的最大時間更長的時間。也許進行內(nèi)存測試或從ROM到RAM的數(shù)據(jù)傳輸會減慢此速度。因此，某些看門狗可以比其后繼踢等待更長的時間來等待他們的第一個踢。

隨著將控制線程添加到軟件中（以ISR和軟件任務(wù)的形式），在代碼中僅放置一處看門狗變得無效。所以，選擇合適的踢腳間隔也是一個重要問題，這只能以系統(tǒng)特定的方式解決。