CN104050050A - 一种看门狗控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种看门狗控制电路，包括：处理器，用于在接收到复位信号时，进行复位操作；以及当处理器引导常规固件程序并运行该程序时，输出第一信号到D-型触发器；看门狗，用于在看门狗控制电路上电时，输出复位信号到处理器和D-型触发器；并在处理器正常引导之后，监控处理器的工作状态；D-型触发器，用于在接收到复位信号时，输出第二信号；以及在接收到第一信号时，输出第三信号；和三态门，用于在接收到第二信号时，呈现高阻状态以禁止看门狗的输出端到人工复位端的输出；以及在接收到第三信号时，呈现单向导通状态以使能看门狗的输出端到人工复位端的输出。因此即使程序引导时在串行闪存中的程序太大以至看门狗超时，电路也不会发生复位。

Description

一种看门狗控制电路和控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于看门狗控制的新方案，更具体地说，涉及一种用于看门狗控制的方法和电路。

背景技术

在PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）复位管理电路中，总是存在看门狗。并且通常采用专用硬件看门狗。

图1示出了现有技术的看门狗控制电路的电路图。

如图1所示，看门狗104与CPU102相连，用于对CPU102的工作状态进行监控，即看门狗104用于监控CPU102是否正常运行。CPU102的通用输入输出端GPIO端通过跳线连接到看门狗104的输入端WDI。看门狗104的复位信号输出端RST\连接到与门203的一个输入端。与门203的另一个输入端接TRST\(JTAG)信号。与门103的输出端连接到CPU102的复位输入端。看门狗104的输出端WDO\连接到人工复位端MR，并且输出端WDO\和人工复位端MR\的连接点作为用于工业化的测试点。TRST\(JTAG)信号是来自调试软件的信号，在调试过程中想要手动对CPU102进行复位时，也可以通过调试软件产生的调试固件复位信号TRST\(JTAG)信号（低电平信号）对CPU102进行复位。

图1所示电路原理如下：当CPU102引导时，CPU102从串行闪存101读取程序。当CPU102引导完成并开始运行正常时，GPIO端口输出跳变沿（上升沿或者下降沿）到看门狗104的输入端WDI，使得看门狗104内的计时器清零以便重新开始计数，称为喂狗。如果CPU102未能正常运行，例如CPU死机等状况发生时，CPU的GPIO端口无跳变沿输出。此时，看门狗104内计时器计时，当超时1.6s还未能接收到跳变沿输入时，输出端WDO\输出低电平给人工复位端MR，人工复位端MR在接收到低电平之后产生复位信号。从而，看门狗104的复位信号输出端RST对CPU102进行复位。

通常看门狗超时时间是大约1.6s，因此如果在串行闪存中存储的程序太大以至于使得程序引导时间（从串行闪存装载数据的时间）超过了看门狗超时时间（程序引导的时间内未能输出跳变沿给看门狗），那么当程序引导时将会发生看门狗对CPU102进行复位。

此外，对于固件团队，当调试固件时，由于调试过程中会要求程序中断，此时不能喂狗，因此必须去除跳线以避免不希望的复位。

并且对于工业化团队，当进行测试时，此时CPU可能处于非正常运行状态而未能输出跳变沿给看门狗，从而导致MR\接收到低电平并产生复位信号。因此，测试时，MR\必须经由测试点被上拉从而看门狗不会对CPU进行复位。

因此我们有一种控制看门狗的想法。当程序引导、固件调试和工业化测试时，用户将不用进行任何附加操作。并且他们不需要关心看门狗的存在。

发明内容

本发明的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。

如果在串行闪存中存储的程序太大，当引导时，因为看门狗超时将输出复位信号。

当调试固件时，必须去除跳线以避免不想要的复位。

当进行测试时，MR\必须经由测试点被上拉。

本发明的目的是当使用大容量程序时也能避免看门狗的复位，并且使得固件调试和工业化测试变得容易。

当使用大容量程序时，本发明的方法能够避免看门狗在程序引导时复位，并且使得固件调试和工业化测试更为容易。

当程序引导时，即使存储在串行闪存中的程序太大以使得看门狗超时，根据本发明也不会发生复位。

根据本发明当进行固件调试以及工业化测试时，不需要进行硬件修改。

本发明提供了一种看门狗控制电路，包括：处理器，用于在接收到复位信号时，进行复位操作；以及当处理器引导常规固件程序并运行该常规固件程序时，输出第一信号到D-型触发器；看门狗，用于在所述看门狗控制电路上电时，输出复位信号到所述处理器和D-型触发器；并在处理器正常引导之后，对所述处理器的工作状态进行监控；D-型触发器，用于在接收到来自所述看门狗的复位信号时，输出第二信号；以及在接收到来自所述处理器的第一信号时，输出第三信号；和三态门，用于在接收到第二信号时，呈现高阻状态以禁止所述看门狗的输出端到人工复位端的输出；以及在接收到第三信号时，呈现单向导通状态以使能所述看门狗的输出端到人工复位端的输出。

本发明还提供一种看门狗控制电路的控制方法，包括：a．对所述看门狗控制电路通电；b．所述看门狗控制电路复位；c．通过所述看门狗控制电路复位，禁用看门狗；d．从串行闪存引导程序；e．在所述看门狗控制电路中处理器的存储器中运行引导的程序；以及f．当所述程序是常规固件程序时，常规固件程序通过输出第四信号而使能看门狗。

当程序引导时，即使存储在串行闪存中的程序太大以使得看门狗超时，根据本发明的控制电路也不会发生复位。

根据本发明的控制电路当进行固件调试以及工业化测试时，不需要进行硬件修改。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：

图1示出了现有技术的看门狗控制电路的电路图。

图2示出了根据本发明实施例的看门狗控制电路的电路图。和

图3示出了当运行常规固件程序、固件调试程序以及工业化测试程序时，根据本发明实施例的看门狗控制电路的控制方法。

具体实施方式

下面将参照示出本发明实施例的附图充分描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件或部分在不背离本发明教学的前提下可以称为第二元件、组件或部分。

除非另有定义，这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

本发明使用D-型触发器和三态门来安全地控制看门狗。

图2示出了根据本发明实施例的看门狗控制电路的电路图。

虽然图2中仅示出看门狗用于监控CPU，但本领域技术人员应该理解，根据本发明，看门狗也能够用于监控微处理器(MPU)或微控制器(MCU)等其他类型的处理器。

如图2所示，除了图1所示的部件之外，根据本发明的看门狗控制电路还包括三态门205、D-型触发器206和若干电阻器。虽然图2中示出了三态门205和D-型触发器206的具体型号，但本领域技术人员应该理解，根据本发明的原理，也可以采用能够实现相同功能的其他型号的三态门和D-型触发器。

在图2中，D-型触发器206的直接置0端RD连接到CPU202的复位输入端，D-型触发器206的直接置1端SD和数据输入端D连接到3.3V电源，D-型触发器206的时钟输入端CP通过第一电阻器207接地，并且时钟输入端CP也连接到CPU202的第二GPIO端，D-型触发器206的数据输出端Q\连接到三态门205的输出允许控制端。三态门205的数据输入端与看门狗204的输出端WDO\相连，三态门205的数据输出端通过第二电阻器208和第三电阻器209与5V电源相连。如图2所示，三态门205的电源端连接3.3V电源。看门狗204的输入端WDI与CPU202的第一GPIO端连接，并且输入端WDI也通过第四电阻器201与5V电源相连。看门狗204的复位信号输出端RST\连接到与门203的一个输入端。与门203的另一个输入端接JTAG口的调试固件复位信号TRST\。与门203的输出端连接到CPU202的复位输入端。看门狗204的人工复位端MR连接到第二电阻器208和第三电阻器209的连接点。

虽然图2中示出的电源具体为5V或者3.3V，本领域技术人员应该理解，也可以采用其他电压的电源。

在程序引导之后，对于常规固件程序需要固件来使能看门狗：

1)向看门狗204的输入端WDI输出上升沿或者下降沿来清除看门狗定时器。

2)向D-型触发器206的时钟输入端CP输出上升沿来使能输出端WDO\。

图2中所述的电路克服了程序引导超时导致的看门狗复位操作。图2的电路在复位之后，通过D-型触发器206和三态门205禁止看门狗204，即三态门205呈现高阻状态以禁止看门狗204的WDO\；当CPU202使能看门狗之后，D-型触发器206和三态门205确保看门狗204不被禁止,即三态门205呈现单向导通状态以传输看门狗204的WDO\的输出。

图2所示电路的具体工作原理如下：当电路上电时，看门狗204的复位信号输出端RST\产生低电平脉冲信号(例如，产生一个约200毫秒的低电平脉冲信号)，通过与门203将低电平脉冲信号输入到D-型触发器206的直接置0端RD。此时，D-型触发器206的数据输出端Q\产生并输出高电平信号到三态门205的输出允许控制端。三态门205的输出允许控制端接收到高电平信号时，三态门205呈高阻状态，从而禁止看门狗204的WDO\输出低电平信号给MR\。因而阻止MR\产生复位信号。当复位信号结束（即，CPU复位输入端恢复高电平时），CPU开始引导程序，在CPU202引导完成之前，D-型触发器206的数据输出端Q\保持高电平信号状态，从而三态门205保持高阻状态。

在CPU202的程序正常引导之后，CPU202的第二GPIO端向D-型触发器206的时钟输入端CP输出上升沿信号，从而，D-型触发器206的数据输出端Q\输出低电平信号到三态门205的输出允许控制端。三态门205的输出允许控制端接收到低电平信号时，三态门205单向导通，从而允许看门狗204的WDO\输出相应信号给MR\。之后，在CPU202的程序正常运行期间，D-型触发器206的数据输出端Q\保持低电平信号状态，从而三态门205保持单向导通。

当从串行闪存201引导程序时，通过看门狗204上电时RST\输出的低电平脉冲信号进行电路复位来经由D-型触发器206和三态门205禁止输出端WDO\，因此即使在程序引导过程中发生看门狗204定时器超时，如果WDO\未被固件使能或者在闪存中不存在任何固件，将不会发生电路复位。

当程序正常引导之后，CPU固件中的程序使能看门狗，即通过第二GPIO端向D-型触发器206的CP端输出上升沿信号而使能看门狗204的输出端WDO\，看门狗按照正常状态工作。

根据本发明的控制电路和方法是安全的，因为CPU202仅能够使能看门狗204的输出端(WDO\)并且不能禁止它。并且当看门狗204的输出端WDO\被使能时，除了电路复位之外不能通过任何其他方式禁止它。

通过电路复位禁止看门狗204的输出端(WDO\)。

需要固件控制来使能看门狗204的输出端WDO\。

一旦看门狗204的输出端WDO\被使能，除了例如重新上电或者CPU死机等导致的电路复位之外看门狗204的输出端WDO\不能通过任何其他方式被禁止。

当调试固件时，只需在固件中通过编程禁止看门狗204的输出端WDO\使能功能而不需要对电路进行任何改变。例如，通过屏蔽固件程序中的看门狗使能功能，即向D-型触发器206的CP端输出上升沿信号的语句来禁止看门狗204。

当进行工业化测试时，不需要作任何事情，看门狗204的输出端WDO\在电路上电时已经被禁止。由于工业化测试程序不使能看门狗204，也即不会向D-型触发器206的CP端输出上升沿信号，因而看门狗的输出端WDO\不会被使能。

图3示出了当运行常规固件程序、固件调试程序以及工业化测试程序时，根据本发明实施例的看门狗控制电路的控制方法。

在步骤301，根据本发明的看门狗控制电路通电。

在步骤302，看门狗控制电路复位。即，看门狗204的RST\端输出复位信号。

通过看门狗控制电路复位，禁用看门狗204。即，看门狗204的RST\端输出的复位信号通过D-型触发器206和三态门205阻止看门狗WDO\产生复位信号。

在步骤303，从串行闪存201引导程序。

在步骤304，在存储器（例如DDR（双倍速率同步动态随机存储器））中运行引导的程序。此处，当运行常规CPU固件程序时，执行下面的步骤305-308；当运行固件调试程序时，执行下面的步骤309；以及当运行工业化测试程序时，执行下面的步骤311。

在步骤305中，运行常规固件程序。在运行常规固件程序时，常规固件程序通过输出上升沿信号而使能看门狗（步骤306）。之后，常规固件程序正常运行。当CPU死机时（步骤307），由于CPU不能对看门狗204进行清零，因而看门狗204超时（步骤308）。此时，回到步骤302电路复位。在运行常规固件程序的过程中，看门狗被使能，并且除了复位之外看门狗不能被禁止。

在步骤309中，运行固件调试程序。此时，通过对固件编程，屏蔽看门狗的使能功能，从而禁用看门狗。

在步骤310中，当调试人员需要进行复位时（例如，调试人员需要重新开始固件调试时），可以使用IDE(Integrated Development Environment,集成开发环境)通过JTAG口的TRST\（即与门203的另一个输入）对看门狗控制电路进行复位。

在步骤311中，运行工业化测试固件。在工业化测试固件中不使能看门狗，因此，看门狗保持禁止，不需要进行额外操作。

当停止运行常规固件程序、固件调试以及工业化测试时，断电（步骤312）。

本发明的产品提高了产品性能，使得用户能够易于使用，易于调试，且安全并节约成本。

上面是对本发明的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本发明的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本发明的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本发明范围内。应当理解，上面是对本发明的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本发明由权利要求书及其等效物限定。

Claims (16)

1.一种看门狗控制电路，包括：

处理器，用于在接收到复位信号时，进行复位操作；以及当处理器引导常规固件程序并运行该常规固件程序时，输出第一信号到D-型触发器；

看门狗，用于在所述看门狗控制电路上电时，输出复位信号到所述处理器和D-型触发器；并在处理器正常引导之后，对所述处理器的工作状态进行监控；

D-型触发器，用于在接收到来自所述看门狗的复位信号时，输出第二信号；以及在接收到来自所述处理器的第一信号时，输出第三信号；和

三态门，用于在接收到第二信号时，呈现高阻状态以禁止所述看门狗的输出端到人工复位端的输出；以及在接收到第三信号时，呈现单向导通状态以使能所述看门狗的输出端到人工复位端的输出。

2.如权利要求1所述的看门狗控制电路，其中，在D-型触发器未接收到任何信号时，D-型触发器保持输出第二信号或第三信号不变。

3.如权利要求2所述的看门狗控制电路，其中，当看门狗的输出端到人工复位端的输出被使能时，除了所述看门狗控制电路复位之外不能通过任何其他方式禁止它。

4.如权利要求3所述的看门狗控制电路，其中，当所述处理器引导固件调试程序并运行该固件调试程序时，所述处理器不输出第一信号以便所述看门狗保持禁止。

5.如权利要求4所述的看门狗控制电路，其中，当所述处理器引导工业化测试固件程序并运行该工业化测试固件程序时，所述处理器不输出第一信号以便所述看门狗保持禁止。

6.如权利要求5所述的看门狗控制电路，进一步包括：

与门，用于对来自所述看门狗的复位信号以及调试固件复位信号进行逻辑与操作并将其结果输出到所述处理器和D-型触发器。

7.如权利要求6所述的看门狗控制电路，其中，当执行固件调试程序时，通过利用集成开发环境输出调试固件复位信号来对所述看门狗控制电路进行复位。

8.如权利要求7所述的看门狗控制电路，其中，所述处理器是微控制器、或微处理器。

9.如权利要求8所述的看门狗控制电路，所述复位信号是一个低电平脉冲信号，所述第一信号是一个上升沿信号，所述第二信号是一个高电平信号，所述第三信号是一个低电平信号，以及所述调试固件复位信号是一个低电平脉冲信号。

10.一种看门狗控制电路的控制方法，包括：

a．对所述看门狗控制电路通电；

b．所述看门狗控制电路复位；

c．通过所述看门狗控制电路复位，禁用看门狗；

d．从串行闪存引导程序；

e．在所述看门狗控制电路中处理器的存储器中运行引导的程序；以及

f．当所述程序是常规固件程序时，常规固件程序通过输出第四信号而使能看门狗。

11.如权利要求10所述的控制方法，进一步包括：g．当处理器死机时，所述看门狗超时，所述看门狗输出复位信号，返回步骤b。

12.如权利要求11所述的控制方法，其中，当所述程序是固件调试程序时，在固件调试程序中不使能看门狗以便看门狗保持禁止。

13.如权利要求12所述的控制方法，其中，当所述程序是工业化测试固件程序时，在工业化测试固件程序中不使能看门狗以便看门狗保持禁止。

14.如权利要求13所述的控制方法，其中，当看门狗的输出端被使能时，除了所述看门狗控制电路复位之外不能通过任何其他方式禁止它。

15.如权利要求14所述的控制方法，其中，所述处理器是微控制器、或微处理器。

16.如权利要求15所述的控制方法，其中，所述第四信号是上升沿信号。