看門狗定時(shí)器提高了基于微處理器的系統(tǒng)的可靠性。引腳可選的看門狗定時(shí)器允許看門狗超時(shí)周期可調(diào)，從而提供更大的靈活性，以滿足不同的處理器時(shí)序要求。窗口看門狗電路可防止系統(tǒng)運(yùn)行過快和過慢。一個(gè)單獨(dú)的漏極開路、低電平有效輸出用于發(fā)出看門狗超時(shí)信號。

在許多這樣的電路中，還包括附加功能以獲得更多功能。這些特性包括具有推挽式或漏極開路復(fù)位輸出的電壓復(fù)位電路。在某些電路中，包括一個(gè)手動(dòng)復(fù)位輸入。

執(zhí)行關(guān)鍵或安全相關(guān)功能的微處理器需要高水平的監(jiān)控，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(jī)時(shí)間的功能，并且（在許多情況下）維修成本非常高的功能。這些功能幾乎存在于微處理器市場的每個(gè)細(xì)分市場中：例如，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。

操作說明

為了實(shí)現(xiàn)看門狗，μP被編程為以指定的時(shí)間間隔向看門狗定時(shí)器電路發(fā)送脈沖。如果看門狗定時(shí)器（WDT）在該時(shí)間內(nèi)未切換，則會(huì)向μP發(fā)送脈沖，警告發(fā)生故障。警告信號可以是復(fù)位至μP或饋入μP不可屏蔽中斷（NMI）端口的窄脈沖。故障可能是代碼執(zhí)行錯(cuò)誤或產(chǎn)生WDT脈沖的定時(shí)電路中的錯(cuò)誤。本文討論的新型監(jiān)控器IC不僅在μP切換WDT太晚時(shí)發(fā)出警告，而且在切換太快時(shí)也會(huì)警告μP，從而提供額外的安全性。因此，指定了兩個(gè)時(shí)間間隔，它們的差異形成監(jiān)視程序窗口。

當(dāng)μP執(zhí)行例程時(shí)，它通常會(huì)在代碼中的某個(gè)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志。然后，它以預(yù)設(shè)的間隔響應(yīng)中斷服務(wù)例程 （ISR），該例程記錄是否已設(shè)置監(jiān)視程序標(biāo)志等。如果是這樣，μP會(huì)向WDT發(fā)出脈沖。否則，假定處理器已掛起;也許執(zhí)行一個(gè)無限循環(huán)。μP中的故障也可能意味著ISR執(zhí)行得太頻繁。標(biāo)準(zhǔn)WDT無法檢測到這種情況，但MAX6323/MAX6324 WDT可以檢測到這種情況。

WDT 操作有三種可能模式：當(dāng) WDT 切換早于快速超時(shí)間隔 （t《世界發(fā)展指標(biāo)》< 噸WD1（分鐘）），低電平有效信號（典型值為 1ms）在/WDPO 引腳上觸發(fā)（圖 1a）;或者當(dāng)μP發(fā)送的脈沖超過慢看門狗超時(shí)時(shí)間tWD2（圖1b）。在正常μP操作期間，看門狗定時(shí)器序列中第二個(gè)脈沖的下降沿（在WDI引腳處）發(fā)生在tWD1和之前 tWD2（圖1c）。

圖1.這些時(shí)序圖說明了快速 （a） 和慢速 （b） 看門狗時(shí)序故障。

對于MAX6323/MAX6324器件，窗口（tWD2-噸WD1） 足夠?qū)挘梢宰畲笙薅鹊販p少兩次超時(shí)的容差影響，并為在各種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn) WDT 功能提供靈活性。除了窗口看門狗功能外，這些IC還可在上電、掉電或斷電條件下產(chǎn)生復(fù)位。提供六種激光調(diào)整版本，對應(yīng)于 2.5V 至 2.32V 范圍內(nèi)精度為 ±4.63% 的復(fù)位門限。

復(fù)位輸出配置為推挽式，MAX6323為漏極開路。兩款器件均保證低至 Vcc = 6324.1V 的有效/復(fù)位。如果監(jiān)控器必須與其他電源共用μP復(fù)位引腳，則建議使用漏極開路版本（圖2a）。如果監(jiān)控器/復(fù)位是μP復(fù)位引腳的唯一輸入，則推挽式版本（MAX2）具有如圖6323b所示的優(yōu)勢：將下拉電阻連接到其/RESET輸出，使輸出在低至2V時(shí)有效。

圖2.輸出級連接：漏極開路MAX6324 （a）和推挽式MAX6323 （b）。

MAX6323/MAX6324器件的另一個(gè)特性是去抖動(dòng)手動(dòng)復(fù)位功能。為了防止在WDT故障發(fā)生時(shí)μP將損壞的數(shù)據(jù)寫入RAM，某些應(yīng)用要求監(jiān)控器發(fā)出復(fù)位脈沖。要實(shí)現(xiàn)此功能，只需將/WDPO和/MR引腳連接在一起（圖3a）。手動(dòng)復(fù)位還允許操作員在通電時(shí)對μP進(jìn)行在線測試（圖3b）。當(dāng) WDT 超時(shí)且將/WDPO 連接到處理器的 NMI 輸入時(shí)，μP 可以等待用戶干預(yù)（如 PC），也可以通過重定向軟件執(zhí)行以初始化不同的代碼段來從故障中恢復(fù)。

圖3.從WDT故障生成/復(fù)位信號（a），并實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位功能（b）。

圖中顯示了快速超時(shí)故障（圖4a）和慢速超時(shí)故障（圖4b）的波形。對于快速超時(shí)，請注意，在取消斷言 WDPO 后，WDT 從 WDI 的最后一個(gè)下降沿開始計(jì)數(shù)。該行為不適用于慢速超時(shí)錯(cuò)誤。

圖4.這些實(shí)際波形說明了快速 （a） 和慢速 （b） 超時(shí)故障。

MAX6323/MAX6324器件提供1種標(biāo)準(zhǔn)窗口看門狗版本，如表40所示。對于汽車安全等時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用，建議使用更短、更快的看門狗窗口時(shí)間。對于涉及較慢事件（如患者監(jiān)護(hù)）的應(yīng)用，具有更寬看門狗窗口的版本更合適。由于汽車應(yīng)用需要窗口看門狗功能，因此這兩款I(lǐng)C的額定溫度范圍為-125°C至<>°C。 其RESET功能對短時(shí)間Vcc瞬變提供了一定的抗擾度。為了獲得更高的抗擾度，請?jiān)赩cc引腳上連接一個(gè)小的RC低通濾波器。

應(yīng)用

如上所述，窗口看門狗在需要以低成本進(jìn)行更高水平的μP監(jiān)控的各種應(yīng)用中具有吸引力。例如，汽車電路通常通過相互監(jiān)控的冗余μP來實(shí)現(xiàn)額外的安全性。MAX6323和MAX6324為這些方法提供了低成本、節(jié)省空間的替代方案。例如，在車輛穩(wěn)定性控制中，來自偏航速度和加速度傳感器的輸入被處理，以確定系統(tǒng)在駕駛員無法控制的危急情況下應(yīng)如何干預(yù)以施加制動(dòng)。

可以想象其他應(yīng)用程序，用于檢測在具有最小值和最大值的時(shí)間間隔內(nèi)預(yù)期的事件。該電路的分立元件版本如圖5所示。雖然為簡單起見省略了定時(shí)器和一次性元件，但很明顯，MAX6323/MAX6324 IC無需外部元件即可完成工作，在成本、尺寸和設(shè)計(jì)簡單性方面具有優(yōu)勢。

圖5.窗口看門狗計(jì)時(shí)器的離散組件示例。

當(dāng)足夠時(shí)還不夠

通過縮小看門狗窗口，您可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的更嚴(yán)格控制。如果窗口必須非常窄，可以使用兩個(gè)MAX6324的組合（圖6）。（此配置還提供了監(jiān)視兩個(gè)電壓的靈活性。F 版本的快速超時(shí)最大值為 39ms，G 版本的慢超時(shí)最小值為 47ms。保證不置位/WDPO的看門狗窗口為8ms。定時(shí)電路在此較窄的時(shí)間內(nèi)無法循環(huán)WDT將觸發(fā)故障。

圖6.該電路可實(shí)現(xiàn)8ms的看門狗窗口。

確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的另一種方法是讓 μP 監(jiān)控監(jiān)控器以及監(jiān)控器監(jiān)控 μP（圖 7）。μP端口（在本例中為P2）變?yōu)楦唠娖剑瑥亩锰幱诟唠娖綘顟B(tài)的OR門。μP使MAX6323在/WDPO上發(fā)出脈沖，要么切換WDI引腳的速度快于快速超時(shí)間隔，要么根本不切換。然后，在另一個(gè)端口（在本例中為P1）上接收/WDPO脈沖作為確認(rèn)信號，從而指示W(wǎng)DT的正常運(yùn)行。

圖7.該電路允許μP監(jiān)控WDT，反之亦然。

模擬領(lǐng)域還推出了MAX6369-MAX6374系列引腳可選的WDT IC（圖8）。它們在啟動(dòng)延遲和看門狗超時(shí)方面提供了靈活性，并提供看門狗輸出脈沖寬度和輸出級配置選擇。它們也可以在運(yùn)行期間重新編程。

圖8.Analog 引腳可選的看門狗定時(shí)器 IC 框圖。

結(jié)論

窗口看門狗定時(shí)器的概念源于在運(yùn)行關(guān)鍵功能的應(yīng)用程序中提供更高操作安全性的需求。通過使用標(biāo)準(zhǔn)WDT功能升級現(xiàn)有的監(jiān)控電路，MAX6323/MAX6324 IC以簡單和低成本滿足了這一需求。

審核編輯：郭婷