CN110750374A - 一种看门狗电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据通信领域的看门狗电路，其公开了一种看门狗电路及其控制方法，解决现有技术中的看门狗实现方案存在可靠性低的问题，使得系统主控单元在各种异常状态都能让看门狗电路触发复位动作，从而保证系统可靠重启。该电路包括:主控制单元，用于向喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号和进行喂狗使能控制，以及接收来自复位控制单元发出的复位信号进行系统重启；喂狗信号控制单元，用于接收主控制单元发出的喂狗信号和喂狗使能信号，并对喂狗使能信号进行存储，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；复位控制单元，用于接收喂狗信号控制单元发出的喂狗信号，若一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域的看门狗电路，具体涉及一种看门狗电路及其控制方法。
背景技术
在电子产品中，对于有软件系统的智能设备，通常都有看门狗功能需求。系统正常运行情况下CPU不间断发出喂狗脉冲，让看门狗不动作，一旦系统挂死，看门狗监控超时后发出复位信号让系统自动重启恢复正常。
目前，现有技术中的看门狗功能通常有3种实现方式：
方式1：CPU芯片内部自带看门狗，正常工作状态下通过配置内部寄存器实现喂狗；
方式2：外置看门狗芯片，正常工作状态下通过GPIO输出喂狗脉冲实现喂狗；
方式3：外置看门狗芯片，通过外部电路从软件系统启动时即开始持续强制喂狗。
上述三种方式均存在一定缺陷：
方式1可能存在CPU异常情况下内部看门狗功能也失效，导致设备无法做到自动重启恢复，需要现场维护处理；
方式2可能存在CPU异常情况下GPIO管脚状态表现为三态，导致无法正常触发看门狗超时复位，设备无法做到自动重启恢复，需要现场维护处理；
方式3对软件系统要求非常高，在各个阶段需要插入喂狗信号，在系统启动阶段喂狗时间不可控，可能导致正常使用过程中异常重启。
综上，现有技术中的看门狗实现方案存在可靠性低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种看门狗电路及其控制方法，解决现有技术中的看门狗实现方案存在可靠性低的问题，使得系统主控制单元在各种异常状态都能让看门狗电路触发复位动作，从而保证系统可靠重启。
为解决上述技术问题，一方面，本发明的实施例提出了一种看门狗电路，其包括：
主控制单元，用于向喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号和进行喂狗使能控制，以及接收来自复位控制单元发出的复位信号进行系统重启；
喂狗信号控制单元，用于接收主控制单元发出的喂狗信号和喂狗使能信号，并对喂狗使能信号进行存储，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；
复位控制单元，用于接收喂狗信号控制单元发出的喂狗信号，若在使能状态下一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号。
作为进一步优化，所述主控制单元为MCU或CPU。
作为进一步优化，所述喂狗信号控制单元包括锁存器。
作为进一步优化，所述复位控制单元为看门狗芯片。
作为进一步优化，所述主控制单元包括第一至第四通用输入输出管脚，分别用于向所述喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号、时钟信号和清零信号。
作为进一步优化，所述喂狗信号控制单元通过锁存器存储喂狗使能信号，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出。
作为进一步优化，所述锁存器的清零端通过上拉电阻连接电源VCC。
另一方面，本发明的实施例还提出了看门狗电路的控制方法，应用于使用上述看门狗电路的系统，其包括：
在系统上电启动过程，通过主控制单元控制喂狗信号控制单元不使能看门狗功能；
在系统启动完成后，主控制单元向喂狗信号控制单元提供喂狗信号和喂狗使能信号；喂狗信号控制单元存储喂狗使能信号，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；复位控制单元对喂狗信号进行监控，若在使能状态下一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号；主控制单元在收到复位信号后进行系统重启。
作为进一步优化，所述主控制单元通过将与喂狗信号控制单元的清零端相连的第四通用输入输出管脚置为低电平，从而向喂狗信号控制单元输出清零信号，保证系统上电启动阶段不使能看门狗功能。
作为进一步优化，在系统启动完成后，所述主控制单元向喂狗信号控制单元提供喂狗信号和喂狗使能信号，喂狗信号控制单元存储喂狗使能信号，具体包括：
主控制单元将与喂狗信号控制单元的清零端相连的第四通用输入输出管脚置为高电平，通过与喂狗信号控制单元的时钟端相连的第三通用输入输出管脚模拟时钟信号上升沿，将与喂狗信号控制单元的输入端相连的第二通用输入输出管脚置为高电平，由喂狗信号控制单元锁存喂狗使能信号，同时主控制单元控制第一通用输入输出管脚向喂狗信号控制单元输出定时喂狗脉冲。
本发明的有益效果是：
基于上述看门狗电路和该看门狗电路控制方法的设计，在系统启动阶段，可以实现看门狗功能不开启，保证系统在启动过程不会因为来不及喂狗导致超时重启；在系统正常运行阶段，看门狗使能信号通过锁存器保持，无论系统是简单程序跑飞还是异常干扰所致CPU管脚异常，都能够让看门狗芯片正常启动复位动作，从而提高系统的可靠性。
附图说明
图1为实施例中的看门狗电路原理示意图；
图2为实施例中的喂狗信号控制单元的原理示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种看门狗电路及其控制方法，解决现有技术中的看门狗实现方案存在可靠性低的问题，使得系统主控制单元在各种异常状态都能让看门狗电路触发复位动作，从而保证系统可靠重启。
下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述：
如图1所述，本实施例中的看门狗电路包括主控制单元，喂狗信号控制单元和复位控制单元；其中：
主控制单元，用于向喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号和进行喂狗使能控制，以及接收来自复位控制单元发出的复位信号进行系统重启；
喂狗信号控制单元，用于接收主控制单元发出的喂狗信号和喂狗使能信号，并对喂狗使能信号进行存储，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；
复位控制单元，用于接收喂狗信号控制单元发出的喂狗信号，若在使能状态下一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号。
在具体实现上，主控制单元可以采用任意微处理器(如：MCU，CPU等)：其包括第一GPIO(通用输入输出)管脚、第二GPIO管脚、第三GPIO管脚、第四GPIO管，分别用于向所述喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号、时钟信号和清零信号。还包括一个RESET管脚用于接收来自复位控制单元的复位信号。
喂狗信号控制单元可以通过锁存器存储喂狗使能信号，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出。
复位控制单元即为通用看门狗IC，通过对喂狗信号进行监控，一段时间内未接收到喂狗信号时向主控制单元发出复位信号。
基于上述看门狗电路，本实施例还提出了一种看门狗电路的控制方法，应用于使用上述看门狗电路的系统，其包括：
在系统上电启动过程，通过主控制单元控制喂狗信号控制单元不使能看门狗功能；
在系统启动完成后，主控制单元向喂狗信号控制单元提供喂狗信号和喂狗使能信号；喂狗信号控制单元存储喂狗使能信号，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；复位控制单元对喂狗信号进行监控，若在使能状态下一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号；主控制单元在收到复位信号后进行系统重启。
具体实现步骤为：
步骤1：上电启动过程中，主控制单元通过将GPIO4管脚置“0”(低电平)，向喂狗信号控制单元的清零端(CLR端)输出清零信号(CLR)，保证上电启动阶段看门狗功能不使能；
步骤2：系统启动完成后，主控制单元将GPIO4管脚置“1”，通过GPIO3管脚模拟时钟信号(CLK)上升沿，将看门狗使能控制GPIO2管脚置“1”(高电平)，向喂狗信号控制单元的输入端(D)输出喂狗使能信号(WDI_EN)，同时控制GPIO1管脚向喂狗信号控制单元输出定时喂狗脉冲(WDI_IN)；
步骤3：喂狗信号控制单元通过锁存器对喂狗使能信号(WDI_EN)进行锁存，并通过喂狗使能信号(WDI_EN_OUT)控制喂狗脉冲(WDI_IN)，从而向看门狗芯片输出喂狗信号(WDI_OUT)，如图2所示；
步骤4：系统正常运行过程，如果出现CPU管脚失效处于三态，由于与锁存器的清零端相连的外部上拉电阻的作用，可以保持锁存器不会被清零，步骤2中设置的看门狗使能也一直保持，看门狗芯片会持续对喂狗信号进行监控，若一段时间内未检测到喂狗信号，则向主控制单元输出复位信号，系统自动重启。
通过上述方案的实施，在系统启动阶段，可以实现看门狗功能不开启，保证系统在启动过程不会因为来不及喂狗导致超时重启，在系统正常运行阶段，看门狗使能信号通过锁存器保持，无论系统是简单程序跑飞还是异常干扰所致CPU管脚异常，都能够让看门狗芯片正常启动复位动作，从而提高系统的可靠性。
Claims (10)
1.一种看门狗电路，其特征在于，包括：
主控制单元，用于向喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号和进行喂狗使能控制，以及接收来自复位控制单元发出的复位信号进行系统重启；
喂狗信号控制单元，用于接收主控制单元发出的喂狗信号和喂狗使能信号，并对喂狗使能信号进行存储，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；
复位控制单元，用于接收喂狗信号控制单元发出的喂狗信号，若在使能状态下一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号。
2.如权利要求1所述的看门狗电路，其特征在于，所述主控制单元为MCU或CPU。
3.如权利要求1所述的看门狗电路，其特征在于，所述喂狗信号控制单元包括锁存器。
4.如权利要求1所述的看门狗电路，其特征在于，所述复位控制单元为看门狗芯片。
5.如权利要求1-4任意一项所述的看门狗电路，其特征在于，所述主控制单元包括第一至第四通用输入输出管脚，分别用于向所述喂狗信号控制单元提供喂狗信号、喂狗使能信号、时钟信号和清零信号。
6.如权利要求5所述的看门狗电路，其特征在于，所述喂狗信号控制单元通过锁存器存储喂狗使能信号，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出。
7.如权利要求6所述的看门狗电路，其特征在于，所述锁存器的清零端通过上拉电阻连接电源。
8.看门狗电路的控制方法，应用于包括如权利要求1-7任意一项所述的看门狗电路的系统，其特征在于，包括：
在系统上电启动过程，通过主控制单元控制喂狗信号控制单元不使能看门狗功能；
在系统启动完成后，主控制单元向喂狗信号控制单元提供喂狗信号和喂狗使能信号；喂狗信号控制单元存储喂狗使能信号，通过喂狗使能信号控制喂狗信号的输出；复位控制单元对喂狗信号进行监控，若在使能状态下一段时间未接收到喂狗信号，则向主控制单元发出复位信号；主控制单元在收到复位信号后进行系统重启。
9.如权利要求8所述的看门狗电路的控制方法，其特征在于，所述主控制单元通过将与喂狗信号控制单元的清零端相连的第四通用输入输出管脚置为低电平，从而向喂狗信号控制单元输出清零信号，保证系统上电启动阶段不使能看门狗功能。
10.如权利要求8所述的看门狗电路的控制方法，其特征在于，在系统启动完成后，所述主控制单元向喂狗信号控制单元提供喂狗信号和喂狗使能信号，喂狗信号控制单元存储喂狗使能信号，具体包括：
主控制单元将与喂狗信号控制单元的清零端相连的第四通用输入输出管脚置为高电平，通过与喂狗信号控制单元的时钟端相连的第三通用输入输出管脚模拟时钟信号上升沿，将与喂狗信号控制单元的输入端相连的第二通用输入输出管脚置为高电平，由喂狗信号控制单元锁存喂狗使能信号，同时主控制单元控制第一通用输入输出管脚向喂狗信号控制单元输出定时喂狗脉冲。
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