Hi，我是小杜。看門狗(watch dog)用于監控系統運行狀態，并在系統出現故障或長時間無響應時自動復位系統。它的實現和功能都比較簡單，今天小杜來介紹一下看門狗。如有錯誤，還請批評指正。

看門狗的工作原理

看門狗定時器是一種獨立的計時器硬件模塊，其核心功能是倒計時。如果系統軟件在計時器超時前沒有對其進行復位操作（即“喂狗”），看門狗將觸發一個預定義的動作，通常是系統復位或中斷。

一般而言，看門狗存在四個階段：

初始化看門狗：系統啟動時，軟件配置和啟動看門狗定時器，設定一個超時時間。

定期復位看門狗：系統正常運行時，軟件需要在看門狗定時器超時前定期復位（喂狗）。

檢測超時：如果系統無法在設定時間內復位看門狗，看門狗定時器會超時。

觸發動作：看門狗超時后，觸發預定義的動作，如系統復位、中斷或進入故障模式。

看門狗定時器的超時時間通常是可配置的，以適應不同應用的需求。配置時需要考慮任務執行時間、系統性能和安全性等因素。

看門狗可以有兩種不同的喂狗模式：

窗口模式（Window Mode）：要求看門狗復位操作必須在特定時間窗口內進行，否則視為故障。

標準模式（Standard Mode）：只需在超時前復位看門狗定時器。

當喂狗不及時就會觸發看門狗，最重要的就是觸發動作的配置。

當看門狗超時出發時，以下是常間的觸發動作：

系統復位：最常見的動作，復位整個系統。

中斷：觸發一個中斷，使系統能在嘗試自恢復之前進行故障處理。

進入安全模式：將系統切換到一個安全模式，只保留最基本的功能，以等待外部干預。

此外，看門狗還可以層級聯動，例如軟件看門狗監控應用程序，硬件看門狗監控操作系統，如果軟件看門狗失效，硬件看門狗則觸發系統復位。

看門狗的作用和必要性

看門狗可以在系統失控時自動恢復運行，從而提高系統的可靠性。特別是在關鍵應用中，如汽車電子、醫療設備和工業控制等領域，這種可靠性是至關重要的。

解決軟件故障：看門狗可以檢測并處理軟件故障，如死循環、內存泄漏和線程死鎖，防止系統長時間無響應。

解決硬件故障：硬件故障可能導致系統無響應，看門狗能夠檢測到這些情況并通過復位系統嘗試恢復正常運行。

提供系統監控和維護：看門狗為系統提供了一種簡單而有效的監控機制，可以在系統長時間運行過程中檢測和糾正異常狀態，減少人工干預和維護成本。

比如，在汽車控制系統中，看門狗可用于監控ECU（Electronic Control Unit）的運行狀態，確保汽車電子系統在故障情況下能夠自動復位，提高駕駛安全性。

看門狗的使用心得

在調試階段，看門狗定時器可能會干擾調試過程，可以先禁用看門狗或將看門狗的超時時間設置得很長，等系統穩定后再人為注錯調試看門狗。

系統正常運行時，定期復位看門狗定時器，避免看門狗誤觸發；當發生超時復位時，確保復位操作是在所有關鍵任務完成后執行，而不是簡單地在循環中復位。在復位前，將錯誤信息記錄在非易失性存儲器中，以便復位后進行故障分析。

如果支持窗口模式（Window Mode），可配置為僅在特定時間窗口內允許復位操作，以防止復位操作被卡住的代碼頻繁調用。

看門狗雖小，但作用強大，看門狗定時器是提高系統可靠性和安全性的關鍵硬件模塊。通過合理配置和使用看門狗定時器，可以有效監控系統運行狀態，及時發現并處理故障，提高系統的穩定性和可靠性。