CN100472400C - 一种复位电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复位电路装置，包括处理器和看门狗电路，以及一连接在所述处理器和看门狗电路之间的看门狗使能开关，其能够根据所述处理器的控制，在上电过程或调试不需要看门狗电路功能时禁止看门狗电路输出复位信号，以及在需要看门狗电路功能时允许所述看门狗电路在没收到所述处理器的喂狗信号时输出复位信号。本发明的复位电路装置可以在上电过程中禁止看门狗电路功能，从而解决了在上电过程或调试过程中由看门狗电路引起的系统反复复位的问题。

Description

一种复位电路装置

技术领域

本发明涉及一种电数字数据处理中监控电路，尤其涉及一种数字电路系统中的看门狗复位电路。

背景技术

在数字电路系统中，一般都使用看门狗电路来保证上电可靠地复位系统和监控CPU的运行状况。图1所示为现有技术的看门狗复位电路原理图。下面参照图1说明现有看门狗复位电路的主要工作过程。看门狗电路包括与处理器13相连接的看门狗专用芯片11和由电阻、电容以及开关等构成的外围电路组成。看门狗专用芯片11通常采用MAX706、或ADM706等。看门狗复位电路主要完成上电复位、监控处理器的运行和监控电压的变化三个功能。当系统上电时候，看门狗专用芯片11从复位输出RESET管脚输出200ms左右的复位信号，从而为系统实现上电复位功能。此外，看门狗专用芯片11可以监控处理器程序是否死机，要求处理器在规定时间内(例如1.6s)，改变看门狗专用芯片11的看门狗输入WDI的电平(以下该过程称为“喂狗”)，如果看门狗输入WDI的电平没有变化，看门狗专用芯片11的内部计数器溢出，在看门狗溢出WDO管脚输出一个脉冲，并通过外围电路将该脉冲反馈到复位输入/MR管脚，从而在复位输出RESET管脚输出一个复位信号。虽然图1未示出，但是通过在看门狗专用芯片11的电源监控输入PFI管脚输入被监控的电压，当该电压低于预定的电压(例如1.25V)时，在电源监控输出PFO管脚输出一个脉冲，并通过外围电路该脉冲反馈到复位输入/MR管脚，从而也在复位输出RESET管脚输出一个复位信号，实现监控电压变化的功能。

随着技术的发展，对数字硬件电路的在线升级的要求越来越多，很多现场可编程门阵列(FPGA)也需要使用处理器来下载，而且处理器的软件也越来越大，上电后，诸如包括从主控板取软件、解压缩软件、初始化处理器及其外围器件的时间的处理器初始化时间也就越来越长。在处理器初始化的时间内，往往无法在看门狗的规定时间内(比如1.6s)去喂狗，如果不对这种情况进行处理，就会导致处理器在初始化期间被看门狗专用芯片反复复位，永远不能够完成初始化。因此，需要对看门狗电路进行改进，使之在处理器初始化的时间内不产生复位信号。例如，在公告号为CN2519335的中国专利中公开了一种改进后的看门狗电路，在该方法中通过计数器和固定时钟，在上电复位后进行计数，以延时到预定时间后将看门狗专用芯片的看门狗溢出WDO的输出信号连接到复位输入/MR管脚，从而开始执行看门狗的监控处理器运行的功能。这种方法的缺点是需要耗费大量的可编程逻辑资源去实现这个计数器，特别是延时的时间比较长且计数的时钟频率比较高的时候，比如说使用50MHz的时钟，延时60秒，需要使用32bit的计数器，要占用大量的资源。此外，在公告号为CN2681231的专利中公开了另外一种方法，在该方法中通过利用看门狗溢出WDO的输出信号来进行计数，使用看门狗溢出WDO信号输入到WDI进行喂狗，并且通过处理器的喂狗信号对计数器进行清零，如果处理器没有喂狗信号，计数器计数到预定值时，就开始响应看门狗专用芯片的复位信号。这种方法本质上降低了计数的时钟，相当于使用了更长时间周期(例如1.6秒)的时钟进行计数，但是如果需要延时的时间比较长，还是会占用一些额外的逻辑资源，比如说要达到5分钟的延长，需要一个至少8bit的计数器。

上述方法还有下列缺点：第一，在复位处理器前没有提供一个中断来通知处理器保存现场；第二，在调试定位问题的时候，无法判断是处理器没有喂狗导致的复位还是其他原因导致处理器复位；第三，在调试不使用看门狗的时候，还无法禁止看门狗的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种数字电路系统中复位电路装置，可以在上电过程中禁止看门狗功能，从而解决了在上电过程中由看门狗引起的系统反复复位的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复位电路装置，包括处理器和看门狗电路，以及一连接在所述处理器和看门狗电路之间的看门狗使能开关，其能够根据所述处理器的控制，在上电过程或调试不需要看门狗电路功能时禁止看门狗电路输出复位信号，以及在需要看门狗电路功能时允许所述看门狗电路在没收到所述处理器的喂狗信号时输出复位信号。

所述的复位电路装置，其中，所述处理器产生用于控制所述看门狗使能开关的看门狗使能信号直接控制所述看门狗使能开关。

所述的复位电路装置，其中，还包括一看门狗使能寄存器，所述处理器通过控制该看门狗使能寄存器的值来控制所述看门狗使能开关。

所述的复位电路装置，其中，所述看门狗使能开关由可编程逻辑器件实现。

所述的复位电路装置，其中，还包括具有复位时间计数寄存器的可编程逻辑器件，该复位时间计数寄存器的初值对应于看门狗复位时间。

所述的复位电路装置，其中，所述复位时间计数寄存器对所述看门狗电路的看门狗溢出进行计数，并且在计数值达到所述复位时间计数寄存器的初值时所述可编程逻辑器件向所述看门狗电路发出复位指示信号，其中所述复位时间计数寄存器的计数值由所述处理器发出的喂狗信号清零。

所述的复位电路装置，其中，当所述复位时间寄存器的计数值达到小于所述初值的第三值时，所述可编程逻辑器件向所述处理器的中断输入管脚发送中断信号。

所述的复位电路装置，其中，所述初值和第三值可以由所述处理器设置。

所述的复位电路装置，其中，还包括连接到所述处理器的存储器，用于当所述处理器接收到中断信号后存储所述处理器的现场数据。

所述的复位电路装置，其中，所述看门狗溢出WDO经过所述可编程逻辑器件处理后连接到所述看门狗输入WDI；或者所述看门狗溢出WDO也在所述可编程逻辑器件内与所述看门狗输入直接连接；或者所述看门狗溢出WDO在所述可编程逻辑器件外部与所述看门狗输入WDI连接。

与现有技术相比，根据本发明的复位电路装置仅需要很少的逻辑资源而且可以实现以下功能：

第一，通过处理器控制看门狗使能开关的状态，可以禁止看门狗的功能，从而在调试不使用看门狗的时候以及在上电过程中可以防止由于处理器无法喂狗而引起的系统复位。

第二，通过在看门狗电路发生复位信号以前，向处理器发出中断信号，通知处理器保存现场数据，使得可以利用保存在存储器中的现场数据，更加方便地定位复位发生的原因。

第三，利用复位时间计数寄存器，处理器可以根据实际需要改变看门狗的复位时间，从而实现可变长度的看门狗复位时间。因此在处理器不方便喂狗时，可以延长复位时间，同时可以兼顾看门狗对软件跑飞和死机响应的及时性。

可以理解的是，上面对本发明的概述和下面的详细解释都是示例性和解释性的，并且提供对要求保护的本发明的进一步解释。

本发明的附加优点和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使它们在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。本发明的这些目的和优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。

附图说明

图1所示为现有技术的看门狗复位电路原理图；

图2所示为根据本发明第一实施方式复位电路装置的电路原理框图；

图3所示为根据本发明第一实施方式的第一实施例复位电路装置的电路原理图；

图4所示为根据本发明第一实施方式的第二实施例复位电路装置的电路原理图；

图5所示为根据本发明第二实施方式复位电路装置的电路原理框图；

图6所示为根据本发明第二实施方式的第一实施例的复位电路装置的电路原理图；以及

图7所示为根据本发明第二实施方式的第二实施例的复位电路装置的电路原理图。

其中，附图标记：

10：看门狗电路；

11：看门狗专用芯片；

12：可编程逻辑器件；

13：处理器；

14：存储器。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图2所示为根据现在本发明第一实施方式复位电路装置的电路原理框图。

如图2所示，复位电路装置包括看门狗电路10、处理器13和具有看门狗使能开关和复位时间计数寄存器的可编程逻辑器件12。在上电时，处理器13使看门狗使能开关处于关断状态，可编程逻辑器件12禁止向看门狗输入/WR输出复位指示信号，从而使得在上电过程中，即使处理器13没有喂狗，看门狗电路10也不会向系统发出复位信号。初始化完成后，处理器13首先根据需要修改可编程逻辑器件12内的复位时间计数寄存器的初值，然后将看门狗使能开关导通，通知可编程逻辑器件12允许看门狗功能。因此可编程逻辑器件12的复位时间计数寄存器开始对看门狗溢出WDO进行计数。如果处理器13按时喂狗，那么响应处理器13的喂狗信号，复位计数器寄存器清零，从而不会向看门狗输入/WR输出复位指示信号，看门狗电路10也就不会产生复位信号。如果处理器13没有在预定的时间内喂狗，复位时间计数寄存器溢出，可编程逻辑器件12向看门狗输入/WR输出复位指示信号，指示看门狗电路10产生复位信号。

图3示出了根据本发明第一实施方式的第一实施例的复位电路装置的电路原理图。下面参照图3详细说明该复位电路装置的工作原理。在图3中，复位电路装置包括看门狗电路专用芯片11以及其外围电路、处理器13和具有看门狗使能开关和复位时间计数寄存器的可编程逻辑器件12。其中，看门狗专用芯片11与一些外围器件构成了看门狗电路，看门狗专用芯片11可以采用但是不限于MAX706或者ADM706，外围器件是配合看门狗专用芯片11使用的电阻、电容与复位开关。可编程逻辑器件12可以采用CPLD、EPLD和FPGA中的任意一种。另外，可编程逻辑器件12也可以采用其它具有同样功能的电路代替。所述处理器13可以是但是不限于CPU、DSP或者网络处理器。

看门狗专用芯片11的看门狗输入WDI、看门狗溢出WDO、复位输出RESET、复位输入/MR管脚分别连接到可编程逻辑器件12的IO管脚。看门狗溢出WDO经可编程逻辑器件12处理后反馈到看门狗输入WDI。另外，看门狗溢出WDO也可以不经过处理直接反馈到看门狗输入WDI或者看门狗溢出WDO也可以在可编程逻辑器件12外部连接到看门狗输入WDI。处理器13向可编程逻辑器件12的IO管脚分别发送喂狗信号和看门狗使能信号WDEN。此外，虽然图中未示出，但是熟悉本领域的技术人员可以理解，如果处理器13的看门狗使能WDEN管脚的初始状态是三态，必须通过上下拉电阻来把管脚固定于一个固定的电平。同时，为了使可编程逻辑器件12正常工作，在可编程逻辑器件12和处理器13之间还连接有地址总线、数据总线以及传送读写信号和片选信号的连接线。虽然图中未示出，但是对于熟悉本领域的技术人员可理解，可编程逻辑器件12和处理器之间还可以连接有其它的连线，以传递为实现各种功能所需的信号。而且对于不同型号的可编程逻辑器件12和处理器13之间根据需要可以具有不同的连接方式。

上电时，看门狗专用芯片11在管脚RESET先输出一个200ms左右的复位脉冲，同时可编程逻辑器件12加载程序。由于CPLD或者EPLD的加载时间都很短，可以在几百微秒内完成初始化。经过看门狗电路的复位后，处理器13通过看门狗使能信号WDEN使看门狗使能开关处于断开状态，从而禁止看门狗功能。此时，即使处理器13不喂狗，可编程逻辑器件12也不会向看门狗专用芯片11的复位输入/MR输出复位指示信号，从而看门狗专用芯片11也就不会产生复位信号。

处理器13在初始化完成以后，根据实际情况修改可编程逻辑器件12内的复位时间计数寄存器的初值(即，修改溢出时间间隔，溢出时间＝看门狗专用芯片11的溢出时间×寄存器的值)，然后改变其看门狗使能信号WDEN的状态，从而将可编程逻辑器件12中看门狗使能开关的状态转换到导通状态，以允许看门狗功能。此后，可编程逻辑器件12的复位时间计数寄存器开始对看门狗溢出WDO进行计数，并且将处理后的看门狗溢出WDO反馈到看门狗输入WDI。如果处理器13按时喂狗，可编程逻辑器件12响应处理器13的喂狗信号对复位时间计数进行清零，计数值无法到达复位时间计数寄存器的初值，就不会产生复位信号。如果处理器13没有在预定的溢出时间间隔以内喂狗，计数值达到了复位时间计数寄存器的初值，可编程逻辑器件12就会向复位输入/WR管脚输出复位指示信号，指示看门狗专用芯片11在其复位输出RESET管脚输出复位信号。

图4所示为根据本发明第一实施方式的第二实施例的复位电路装置的电路原理图。如图4所示，除了处理器13不向可编程逻辑器件12发送看门狗使能信号以及可编程逻辑器件12还多具有看门狗使能寄存器之外，该复位电路装置的电路结构与图3中的复位电路装置的电路结构基本上相同，其中看门狗使能寄存器的值控制看门狗使能开关的状态，从而禁止或允许看门狗的功能。在此省略了对相同部件的描述。

下面参照附图4来详细说明与复位电路装置不同的上电过程。因为可编程逻辑器件12的初始化过程很短，所以在可编程逻辑器件12的初始化完成以后，看门狗专用芯片11的复位信号仍然有效，设置可编程逻辑器件12的看门狗使能寄存器的值。响应该值，看门狗使能开关处于断开状态，从而可编程逻辑器件12禁止看门狗的功能。此时，即使处理器13不喂狗，可编程逻辑器件12也不会向复位输入/MR输出复位指示信号，因此看门狗专用芯片11也就不会产生复位信号。处理器13初始化完成以后，根据实际情况修改可编程逻辑器件12内的复位时间计数寄存器的初值(即，修改溢出时间间隔，溢出时间＝看门狗专用芯片11的溢出时间×寄存器的值)，然后修改看门狗使能寄存器的值。响应该修改后的值，可编程逻辑器件内的看门狗使能开关处于导通状态，从而允许看门狗功能。在此之后，若处理器13不能在预定的时间间隔内喂狗，看门狗专用芯片11就会向系统发出复位信号，使系统复位。由于看门狗专用芯片11执行看门狗功能的具体工作过程与图3所示复位电路装置的工作方式相同，所以在此省略了对其的详细描述。

图5所示为根据本发明第二实施方式复位电路装置的电路原理图。参照图5，与第一实施方式的复位电路装置相比，不同之外在于该复位电路装置具有提前复位通知功能。该复位电路装置除与第一实施方式的复位电路装置具有相同部分之外，还包括与处理器13相连接以在处理器13发生中断时保存处理器13的现场数据的存储器14，并且可编程逻辑器件12向处理器13的中断输入管脚发送中断信号。存储器14可以是但是并不限于静态随机存取存储器(SRAM)。在此省略了对相同部件的描述。

下面参照图5描述复位电路装置的工作。由于上电过程和上电后看门狗的管理与图2所示的复位电路装置的相同，在此省略对其描述，仅描述其复位提前通知功能的工作方式。

复位电路装置的可编程逻辑器件12在对看门狗溢出WDO进行计数的过程中，当计数值达到小于复位时间计数寄存器初值的一个值(以下，该值称为第三值)时，向处理器13的中断输入管脚发送中断信号。所述第三值，可以通过可编程逻辑器件的寄存器来配置，也可以通过默认值来确定。处理器13在收到中断信号之后，进入中断处理过程，从而将处理器13的现场数据保存到存储器中。复位时间计数寄存器的计数值达到其初值时，可编程逻辑器件12向看门狗电路10的复位输入/WR发出复位提示信号。从而，看门狗电路10响应该复位提示信号通过复位输出RESET向系统发出复位信号，使系统复位。通过上述过程，可编程逻辑器件12在看门狗电路10发出复位信号之前，通知处理器13保存现场数据，因此通过存储在存储器中的处理器13现场数据，可以区分是由于没有喂狗产生的复位或者是由于其它原因产生的复位。在调试的时候能够很方便地定位问题。

图6示出了根据本发明第二实施方式的第一实施例的复位电路装置的电路原理图。参照图6，该复位电路装置除增加与处理器13相连接的SRAM，之外，其它部分与图3中的复位电路装置基本上相同。在此省略了对相同部分的描述。

复位电路装置的上电过程以及上电后对看门狗的管理与图3所示的复位电路装置相同。下面参照图6说明其复位提前通知功能的工作。复位电路装置的可编程逻辑器件12在对看门狗溢出WDO进行计数的过程中，当计数值达到小于复位时间计数寄存器值的第三值时，可编程逻辑器件12向处理器13的中断输入管脚发送中断信号。在本实施例中，该第三值是系统的默认值。处理器13在收到中断信号之后，进入中断处理过程，从而将处理器13的现场数据保存到存储器14中。复位时间计数寄存器的计数值达到其设定值时，可编程逻辑器件12向看门狗专用芯片11的复位输入/WR发出复位提示信号。从而，看门狗专用芯片11响应复位指示信号通过复位输出RESET向系统发出复位信号，使系统复位。由于在存储器14中存储有处理器13的现场数据，因此可以区分是由于没有喂狗产生的复位或者是由于其它原因产生的复位。在调试的时候能够很方便地定位问题。

图7所示为根据本发明第二实施方式的第二实施例的复位电路装置的电路原理图。参照图7，在该复位电路装置中，除可编程逻辑器件12中设置看门狗使能寄存器代替由处理器13向可编程逻辑器件12发送看门狗使能信号之外，其余部分与图6所示复位电路装置相同。因此，省略了对相同部件的描述。

复位电路装置7在上电过程中看门狗使能开关的控制与图4中的复位电路装置的工作方式相同，而上电后看门狗专用芯片11的管理和复位提前通知功能的工作方式与图6中的复位电路装置相同。因此，不再详细说明其工作过程。

虽然本发明通过可编程逻辑器件12实现了看门狗使能开关，但是熟悉本领域的技术人员，可以理解，看门狗使能开关也可以通过其它方式实现。

通过上述说明，与现有技术相比，根据本发明的复位电路装置仅需要很少的逻辑资源而且可以实现以下功能：

第一，通过处理器控制看门狗使能开关的状态，可以禁止看门狗的功能，从而在调试不使用看门狗的时候以及在上电过程中可以防止由于处理器无法喂狗而引起的系统复位。

第二，通过在看门狗电路发生复位信号以前，向处理器发出中断信号，通知处理器保存现场数据，使得可以利用保存在存储器中的现场数据，更加方便地定位复位发生的原因。

第三，利用复位时间计数寄存器，处理器可以根据实际需要改变看门狗的复位时间，从而实现可变长度的看门狗复位时间。因此在处理器不方便喂狗时，可以延长复位时间，同时可以兼顾看门狗对软件跑飞和死机响应的及时性。

显然在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明覆盖所有落入所附权利要求及其等效物所的范围之内的改进和变型。

Claims (10)

1、一种复位电路装置，包括处理器和看门狗电路，其特征在于，还包括：

一具有复位时间计数寄存器的看门狗使能开关，连接在所述处理器和所述看门狗电路之间，并且能够根据所述处理器的控制，在上电过程或调试不需要看门狗电路功能时禁止看门狗电路输出复位信号，以及在需要看门狗电路功能时允许所述看门狗电路在没收到所述处理器的喂狗信号时输出复位信号，其中，

在上电过程中，所述看门狗电路输出一个复位信号，同时所述看门狗使能开关加载程序后，所述处理器通过生成看门狗使能信号使所述看门狗使能开关处于断开状态，从而禁止看门狗功能；

在上电后，当需要所述看门狗电路时，所述处理器改变所述看门狗使能信号的状态并修改所述复位时间计数寄存器的初值使所述看门狗使能开关处于导通状态，从而允许看门狗功能，并对所述复位时间计数寄存器进行清零；以及

当调试不需要看门狗电路功能时，所述看门狗电路在输出复位信号之前，向所述处理器发出中断信号以及使所述处理器保存现场数据，然后所述处理器通过生成看门狗使能信号使所述看门狗使能开关处于断开状态，从而禁止看门狗功能。

2、根据权利要求1所述的复位电路装置，其特征在于，所述处理器产生用于控制所述看门狗使能开关的看门狗使能信号直接控制所述看门狗使能开关。

3、根据权利要求1所述的复位电路装置，其特征在于，还包括一看门狗使能寄存器，所述处理器通过控制该看门狗使能寄存器的值来控制所述看门狗使能开关。

4、根据权利要求1所述的复位电路装置，其特征在于，所述看门狗使能开关由可编程逻辑器件实现。

5、根据权利要求1所述的复位电路装置，其特征在于，具有所述复位时间计数寄存器的可编程逻辑器件，所述复位时间计数寄存器的初值对应于看门狗复位时间。

6、根据权利要求5所述的复位电路装置，其特征在于，所述复位时间计数寄存器对所述看门狗电路的看门狗溢出进行计数，并且在计数值达到所述复位时间计数寄存器的初值时所述可编程逻辑器件向所述看门狗电路发出复位指示信号，其中所述复位时间计数寄存器的计数值由所述处理器发出的喂狗信号清零。

7、根据权利要求6所述的复位电路装置，其特征在于，当所述复位时间寄存器的计数值达到小于所述初值的第三值时，所述可编程逻辑器件向所述处理器的中断输入管脚发送中断信号。

8、根据权利要求7所述的复位电路装置，其特征在于，所述初值和第三值可以由所述处理器设置。

9、根据权利要求7所述的复位电路装置，其特征在于，还包括连接到所述处理器的存储器，用于当所述处理器接收到中断信号后存储所述处理器的现场数据。

10、根据权利要求5所述的复位电路装置，其特征在于，看门狗溢出管脚WDO经过所述可编程逻辑器件处理后连接到看门狗输入管脚WDI；或者看门狗溢出管脚WDO也在所述可编程逻辑器件内与看门狗输入管脚WDI直接连接；或者看门狗溢出管脚WDO在所述可编程逻辑器件外部与看门狗输入管脚WDI连接。

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