CN102915258A - 一种看门狗电路的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种看门狗电路的控制方法。方法是：对复位键S1、WDI和EN进行监测，当微处理器工作正常，会连续不断地向WDI输出喂狗信号，电路不产生复位信号；当微处理器工作异常，未及时向WDI端输出喂狗信号且EN端使能本电路时，本电路将输出一个复位脉冲，强制微处理器热启动；当EN端禁用时间超过设定时长，本电路将输出一个复位脉冲，强制微处理器热启动；若被监控的微处理器热启动后的一段时间内，仍未向WDI端输出喂狗信号，本电路将控制微处理器工作电源，将其断电，然后再控制上电。本发明的有益效果是：提供了对被监控的微处理器2种启动方式，即热启动和冷启动操作，有助于此类嵌入式应用系统的长时间稳定运行。

Description

一种看门狗电路的控制方法

技术领域

本发明涉及一种看门狗电路的控制方法，具体说是涉及一种具有电源管理功能的看门狗电路控制方法。

背景技术

电子设备的可靠性一直以来是工程师追求的目标，尤其是在野外应用中，常常由于雷电干扰、电压不稳等原因造成微处理器程序跑飞或死机等问题，导致了设备工作异常。为了保证微处理器在受到干扰后能够自动恢复正常，一般在电路中会增加看门狗电路或在程序中增加看门狗软件，以期检测到系统工作异常时，对微处理器执行复位，使其能够尽快恢复，对无人值守的设备尤为重要。

为此，国内专家进行了深入研究，发明了各种新型的看门狗电路。ZL200510000229.6公开了一种看门狗电路，可实现看门狗电路的定时复位时间可调，同时降低逻辑器件实现成本。ZL200810225504.8发明了一种实现看门狗功能的可编程逻辑电路，在无人值守的情况下，实现系统在发生异常或死机时能自动恢复，达到保护系统的目的。ZL200810066973.X提出了一种嵌入式设备中监控看门狗的实现方法，通过软件硬件相互结合上电握手和监控方式，在同一个系统中FPGA与CPU相互监控，出异常后互相能够复位对方。ZL200910111130.1发明了一种嵌入式系统中看门狗的控制电路，能有效地实现看门狗电路的控制，在需要屏蔽看门狗电路时屏蔽其功能，在需要激活看门狗时激活其功能，但该电路在屏蔽看门狗时仅采用单一电平，在上电复位及工作异常时容易出现误屏蔽情况，应用系统无法正常启动的风险较大。

通常，通过微处理器的复位引脚实现的复位重启，称为热启动；通过对微处理器的电源进行断电和上电的操作实现复位重启，成为冷启动。由于微处理器的启动过程受多种因素影响，热启动的复位操作有时会失效，此时，就需要采用冷启动方式进行复位操作，但现有的看门狗电路对微处理器的复位操作以热启动为主，因此，急需一种既有热启动复位、又有冷启动控制的看门狗系统，以满足日益增长的现实应用需求。

本案申请人提出了“一种具有电源管理功能的看门狗电路”（已同日提出发明专利申请）。具有电源管理功能的看门狗电路，通过VDD3、WDI、EN和nRST和被监控的微处理器相连。“一种具有电源管理功能的看门狗电路”由有8个引脚的可编程器件U1、P沟道场效应管Q1、PNP三极管Q2、NPN三极管Q3、按钮开关S1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1组成，其中：

可编程器件U1的引脚1与按钮开关S1的一端相连；

可编程器件U1的引脚2与电阻R4相连后，再与看门狗电路使能控制输入端EN相连；

可编程器件U1的引脚3通过与电阻R6相连后，再与看门狗电路的喂狗信号输入端WDI相连；

可编程器件U1的引脚4接地；

可编程器件U1的引脚5与复位信号输出端nRST相连；

可编程器件U1的引脚6 PCON端为控制输出端，控制被监控的微处理器的电源开或关状态，通过与电阻R5相连后与再与NPN三极管Q3的基极相连；

可编程器件U1的引脚8与电容C1相连后接地，引脚8与电容C1相连的接点上连接有看门狗电路的工作电源VDD1；

NPN三极管Q3发射极接地，集电极通过与电阻R3相连后再与PNP三极管Q2基极相连，电阻R3与PNP三极管Q2基极相连的节点上连接电阻R2后再连接电源输入端VDD2；

PNP三极管Q2的集电极分别与P沟道场效应管Q1栅极相连，同时PNP三极管Q2的集电极与P沟道场效应管Q1栅极相连的节点上连接电阻R7接地；PNP三极管Q2发射极与电源输入端VDD2相连；

P沟道场效应管Q1源极与电源输入端VDD2相连； P沟道场效应管Q1漏极与电源VDD3相连；

可编程器件U1的引脚1与按钮开关S1的节点以及可编程器件U1的引脚8与电容C1相连的节点之间，连接有电阻R1。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电源管理功能的看门狗电路的控制方法。

为了达到上述目的，本发明具体的控制方法是：对复位键S1、WDI和EN的状态进行监测，当被监控的微处理器工作正常，会连续不断地向WDI输出喂狗信号，本看门狗电路不产生复位信号；当被监控的微处理器工作异常，未及时向WDI端输出喂狗信号，且EN端使能本电路时，本电路将输出一个复位脉冲，强制被监控的微处理器热启动；当EN端禁用本电路时，禁用时间超过设定时长，本电路将输出一个复位脉冲，强制被监控的微处理器热启动；若被监控的微处理器热启动后的一段时间内，仍未向WDI端输出喂狗信号，本看门狗电路将控制被监控的微处理器工作电源，将其断电一段时间，然后再控制上电，完成一次冷启动的过程。

本发明的具体方法是：

(1)   采用一个独立标志位，指示复位键S1是否异常，即[MR标志]；

(2)   设计了一个独立计时单元，记录复位键S1连续按下的时长，即[复位键连续按下时长]；

(3)   设计了一个独立计时单元，记录使能端EN禁用本电路的连续时长，即[禁用时长]；

(4)   设计了一个独立单元，记录连续输出RST复位脉冲的次数，即[RST复位次数]；

(5)   设计了一个独立单元，记录WDI脉冲时间间隔，即[WDI脉冲时间间隔]；

本方法的特征在于，包含如下步骤：

(1)    [MR标志]指示复位键S1是否失效，如果S1未按下时，[MR标志]设置为正常，如果[复位键连续按下时长]记录的时长超过T3时，则设置[MR标志]异常，则判定复位键S1失效，其中T3时长可设定，通常设定T3≥0.2秒；

(2)    使能端EN控制本电路的功能是否启用，如果未启用即禁用时，[禁用时长]记录连续禁用的时长，如果[禁用时长]记录的时间大于T1时，则判定使能端EN异常，本电路将在nRST端输出一次复位脉冲，同时[RST复位次数]计数加一，其中，T1时长可设定；

(3)    如果[RST复位次数]记录的复位次数大于c1时，本电路将在PCON端输出时长T4的脉冲，即将被监控的微处理器的电源断开T4时长，再对其上电，被监控的微处理器完成一次冷启动过程，其中c1、T4均可设定，通常c1≥2，T4范围为0.1秒～10秒；

(4)    如果本电路功能未被禁用时即使能端EN使能，当[WDI脉冲时间间隔]记录的时长大于T2，即在指定T2时长内未WDI端未有喂狗信号到来，本电路将在nRST端输出一次复位脉冲，同时[RST复位次数]计数加一，其中，T2时长可设定；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：不仅对复位键S1、使能端EN具有监控功能，指示其是否工作正常，而且提供了对被监控的微处理器2种启动方式，即热启动和冷启动操作，有助于此类嵌入式应用系统的长时间稳定运行。

本发明的目的、特征及优点将通过实施例并结合附图进行详细说明。本发明中的所有元件均可采用具有相同或相似功能的其他型号代替，代替后的电路也属于本专利保护范围。

附图说明

图1是本发明的一个原理框图。

图2是本发明应用实例的电路图。

图3是本发明应用实例的控制流程图。

图4是本发明应用实例的定时中断服务流程图。

图5是本发明应用实例的WDI中断服务流程图。

具体实施方式

图1中，U1为看门狗电路，U2为被监控的微处理器，U1和U2通过VDD3、WDI、EN和nRST相连，其中VDD3为电源输出端，为被监控的微处理器提供工作电源，WDI为喂狗信号端，EN为使能控制端，nRST为复位信号输出端。

图2中，U1为可编程器件如单片机，Q1为P沟道场效应管，Q2为PNP三极管，Q3为NPN三极管，S1为复位键按钮开关，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7为电阻、C1为电容。WDI为看门狗喂狗信号输入端，EN为看门狗使能控制输入端，nRST为复位信号输出端，VDD1为U1的工作电源，VDD2为电源输入端，VDD3为电源输出端。

图2中，U1引脚1分别与按钮开关S1、电阻R1一端相连，作为手动复位输入端；U1引脚2与电阻R4一端相连，电阻R4另一端作为看门狗使能控制输入端EN；U1引脚3与电阻R6一端相连，电阻R6另一端作为看门狗喂狗信号输入端WDI；U1引脚4接地；U1引脚5为复位信号输出端nRST；U1引脚6与电阻R5一端相连；U1引脚8与工作电源VDD1相连；电阻R5另一端与NPN三极管Q3基极相连；NPN三极管Q3发射极接地，集电极与电阻R3一端相连；电阻R3另一端分别与电阻R2一端、PNP三极管Q2基极相连；PNP三极管Q2集电极分别与P沟道场效应管Q1栅极、电阻R7一端相连； PNP三极管Q2发射极与电源输入端VDD2相连；P沟道场效应管Q1源极与电源输入端VDD2相连；P沟道场效应管Q1漏极与电源输出端VDD3相连。

为了进一步说明本发明的具体实施，结合图3、图4、和图5所示的流程图，作具体实施过程描述，包括以下步骤：

步骤301：程序开始，执行步骤302；

步骤302：初始化IO，初始化定时器，初始化中断，初始化重要变量；执行步骤303；

步骤303：判断复位键S1是否按下，如果按下，则执行步骤304，否则执行步骤305；

步骤304：判断[MR标志]是否正常，如果正常，则执行步骤314，否则执行步骤306；

步骤305：设置[MR标志]正常，执行步骤306；

步骤306：判断使能端EN使能否，如果是，则执行步骤307，否则执行步骤309；

步骤307：判断[WDI脉冲时间间隔]是否大于T2，如果是，则执行步骤311，否则执行步骤308；

步骤308：将[RST复位次数]清零，然后执行步骤303；

步骤309：判断[禁用时长]大于T1否，如果是，则执行步骤310，否则执行步骤303；

步骤310：[禁用时长]清零，执行步骤311；

步骤311：nRST端复位输出脉冲，[RST复位次数]加一操作，执行步骤312；

步骤312：判断[RST复位次数]是否大于c1，如果大于，则执行步骤313，否则执行步骤303；

步骤313：PCON端输出时长T4的脉冲，执行步骤308；

步骤314：判断[复位键连续按下时长]是否大于T3，如果是，则执行步骤315，否则执行步骤311；

步骤315：[MR标志]为异常，执行步骤303；

其中，T1、T2、T3、T4和c1可以设定。

 

步骤401：定时中断服务开始，执行步骤402；

步骤402：判断复位键S1是否按下，如果未按下执行步骤403，否则执行步骤404；

步骤403：[复位键连续按下时长]清零，执行步骤405；

步骤404：[复位键连续按下时长]时间累加一次，执行步骤405；

步骤405：判断使能端EN使能否，如果是，则执行步骤406，否则执行步骤407；

步骤406：[禁用时长]清零，执行步骤408；

步骤407：[禁用时长]时间累加一次，执行步骤408；

步骤408：[WDI脉冲时间间隔]累加一次，执行步骤409；

步骤409：退出本中断服务程序。

 

步骤501：WDI中断服务开始，执行步骤502；

步骤502：[WDI脉冲时间间隔]清零，执行步骤503；

步骤503：退出本中断服务。

Claims (3)

1.一种看门狗电路的控制方法，看门狗电路和被监控的微处理器之间通过VDD3、WDI、EN和nRST相连，其特征是：

设计了一个独立计时单元[复位键连续按下时长]，记录复位键S1连续按下的时长；设计了一个独立计时单元[禁用时长]，记录使能端EN禁用本电路的连续时长；设计了一个独立单元[RST复位次数]，记录连续输出RST复位脉冲的次数；

如果[复位键连续按下时长]记录的时长超过T3时，则判定复位键S1失效；

如果[禁用时长]记录的时间大于T1时，则判定使能端EN异常，本电路将输出一次复位脉冲，其中，T1时长可设定；

如果[RST复位次数]记录的复位次数大于c1时，本电路将在PCON端输出时长T4的脉冲，被监控的微处理器完成一次冷启动过程。

2.根据权利要求1所述的一种看门狗电路的控制方法，其特征是所述的T3时长设定在T3≥0.2秒。

3.根据权利要求1所述的一种看门狗电路的控制方法，其特征是所述的c1设定在c1≥2，T4设定在0.1秒～10秒。

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