看門狗定時器提高了基于微控制器的系統(tǒng)的可靠性。但是，它們并非萬無一失。在本設(shè)計解決方案中，我們回顧了看門狗定時器電路的功能和操作，探討了它們的局限性，并提出了一系列有助于克服這些缺點的看門狗IC。

介紹

你在半夜醒來時聽到你忠誠的狗山姆大聲吠叫的聲音。你躺在那里聽了一會兒，然后得出通常的結(jié)論，他很可能被一只隨機的野生動物在夜間徘徊時穿過你后院的噪音打擾了。事實上，幾分鐘后，吠叫停止了，當(dāng)你再次開始漂移時，你會感到安慰。突然間，你猛地驚醒——狗停止吠叫是因為他又睡著了，還是，也許，他被入侵者噤聲了？最終，你的好奇心會變得更好，當(dāng)你下樓時，你會責(zé)備自己看了太多犯罪驚悚片。在確保自己一切都井井有條之后，你溜回被子里，繼續(xù)前往點頭之地的旅行。看門狗非常適合安全，但雖然狗的吠叫可以讓人放心，但它也可能令人擔(dān)憂，這意味著您偶爾需要進行手動檢查。

在監(jiān)測異常活動時，微處理器看門狗電路，如它們的犬類等效電路，是可靠和值得信賴的，但與我們的四足朋友不同，它并不智能。隨著微控制器進入日益多樣化的應(yīng)用范圍，必須重新評估曾經(jīng)被認(rèn)為是微不足道（在某種程度上被認(rèn)為是理所當(dāng)然）的看門狗電路的性能。在此設(shè)計解決方案中，我們快速回顧了看門狗定時器電路的功能和操作。在介紹看門狗定時器IC系列之前，我們將討論它們的局限性及其對某些應(yīng)用的嚴(yán)重影響，該系列提供故障保護以解決這些缺點，同時還具有其他一些好處。

看門狗定時器

執(zhí)行關(guān)鍵或安全相關(guān)功能的微型設(shè)備需要高水平的監(jiān)督，以確保能夠正確檢測和糾正故障。關(guān)鍵功能可以定義為不能容忍停機時間的功能，并且（在許多情況下）維修成本很高的功能。這些功能幾乎存在于微型市場的每個細分市場中：患者監(jiān)控系統(tǒng)、過程控制工廠和與安全相關(guān)的汽車應(yīng)用，僅舉幾例。微型器件經(jīng)常受到電源瞬變、電磁干擾 （EMI） 和靜電放電 （ESD） 的影響。這些可能導(dǎo)致它執(zhí)行錯誤的指令。為了防止這種情況，看門狗定時器是一個有用的外圍設(shè)備，可以幫助捕獲和重置已經(jīng)“失控”的微型。看門狗定時器是一個簡單的倒數(shù)定時器，用于在指定的時間間隔后重置微。在正常運行的系統(tǒng)中，軟件將定期重新啟動看門狗定時器。重新啟動后，看門狗開始計時另一個預(yù)定間隔。如果微處理器運行正常，軟件將在超時之前重新啟動看門狗定時器。如果看門狗定時器超時，它將重置微型。如果系統(tǒng)軟件設(shè)計正確且沒有硬件故障，則重置將使系統(tǒng)進入已知良好狀態(tài)并再次開始正常運行。

操作說明

圖2顯示了一個簡單的看門狗電路布置。微型器件被編程為以指定的時間間隔向看門狗定時器IC發(fā)送脈沖。如果看門狗定時器輸入 （WDI） 在該時間內(nèi)未切換，則會向微信號發(fā)送脈沖，警告發(fā)生故障。警告信號可以是復(fù)位到微，也可以是饋送到微的不可屏蔽中斷（NMI）端口的窄脈沖。故障可能是由代碼執(zhí)行錯誤或產(chǎn)生WDI脈沖的定時電路中的錯誤引起的。

圖2.典型的看門狗定時器電路。

這種安排的簡單時序圖如下圖 3 所示。

圖3.如果 WDI 未在監(jiān)視器窗口中切換，則 WDO 將切換

一些看門狗定時器不僅在WDI切換太晚時，而且在切換太快時警告微型，從而提供額外的安全性。上時間間隔和下時間間隔之間的差異稱為“看門狗窗口”。當(dāng)微執(zhí)行例程時，它通常會在代碼中的某個點設(shè)置一個標(biāo)志。在預(yù)設(shè)的時間間隔內(nèi)，它響應(yīng)中斷服務(wù)例程（ISR），該例程記錄是否已設(shè)置看門狗標(biāo)志，如果是，則向WDI發(fā)送脈沖。如果沒有，則假定微型已掛斷;也許執(zhí)行一個無限循環(huán)。微觀故障也可能意味著 ISR 執(zhí)行得太頻繁。

不錯？好

無論看門狗定時器的功能如何，都存在無法通過復(fù)位來糾正的某些故障。例如，看門狗定時器無法防止或檢測損壞的數(shù)據(jù)存儲器。除非損壞的數(shù)據(jù)影響程序流，否則不會發(fā)生監(jiān)視器超時。此外，應(yīng)該注意的是，看門狗定時器無法立即檢測到故障。根據(jù)定義，監(jiān)視程序計時器必須達到其超時間隔的末尾，然后才能重置處理器。顯然，在時間關(guān)鍵型應(yīng)用中，例如連續(xù)血糖監(jiān)測儀或胰島素泵，不能容忍延遲，看門狗定時器電路必須具有超控功能，如果微被困在無限循環(huán)中或開始執(zhí)行損壞的數(shù)據(jù)，可以立即激活該功能。

拴著皮帶的看門狗

MAX16152和MAX16153（圖4）通過提供手動復(fù)位（MR）輸入，允許外部按鈕或邏輯信號啟動復(fù)位脈沖，從而解決這些問題。RST和WDO作為漏極開路輸出提供。

圖4.MAX16152/MAX16153的功能框圖

這些IC的另一個優(yōu)點是，它們還可以用作超低電流（典型值為400nA）監(jiān)控電路，以監(jiān)控單個系統(tǒng)電源電壓。每當(dāng) V抄送電源電壓大于最小工作電壓，但小于復(fù)位門限。電源電壓升至復(fù)位門限以上后，復(fù)位輸出在復(fù)位超時周期內(nèi)保持置位狀態(tài)，然后取消置位。復(fù)位電壓門限范圍為 1.50V 至 5.0V，增量約為 100mV。MAX16152采用纖巧的0.86mm x 1.27mm 6焊球WLP，MAX16153采用6引腳SOT23封裝。

對于不需要手動復(fù)位的不太重要的應(yīng)用（例如個人計算設(shè)備），另外兩個系列型號MAX16154 （6焊球WLP）和MAX16155 （6引腳SOT23）提供了一個邏輯輸入（WD_EN）引腳，允許在系統(tǒng)微控制器處于“睡眠”模式或未執(zhí)行代碼時禁用看門狗功能。這可用于防止看門狗IC在這些時間內(nèi)不必要地向微控制器發(fā)送中斷（即喚醒）。

總結(jié)

在本設(shè)計解決方案中，我們回顧了看門狗定時器電路的功能和操作，并探討了它們的局限性。存儲器錯誤和無限循環(huán)是看門狗定時器無法始終檢測和復(fù)位的兩個微控制器錯誤。對于無法接受的應(yīng)用，使用可手動復(fù)位的看門狗定時器非常重要。我們推出了一系列提供此選項的毫微功耗看門狗定時器IC，以及用作電源電壓監(jiān)控器的額外優(yōu)勢。極低的電流消耗和極小的封裝尺寸使這些IC非常適合多種電池供電應(yīng)用，包括便攜式計算、計量和醫(yī)療可穿戴設(shè)備。

審核編輯：郭婷