CN111090548B - 一种mcu复位重启方法及电路 - Google Patents
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Abstract
一种MCU复位重启方法及电路，所述方法包括步骤：获取一看门狗芯片；获取一输出控制电路；将所述MCU及其供电电源通过所述输出控制电路连接；将所述看门狗芯片与所述输出控制电路及所述MCU的PWM端口连接；所述看门狗芯片判断所述PWM端口发出的PWM信号是否消失；若是，所述看门狗芯片控制所述输出控制电路断开所述供电电源与所述MCU之间的连接，并于预设时间后再次导通，以使所述MCU复位重启；若否，所述看门狗芯片继续检测所述PWM端口发出的PWM信号，并循环上述操作。本发明提供的一种MCU复位重启方法及电路，解决了因MCU死机造成的问题，降低产品不良率；解决了MCU在启动程序死机时无法重启的问题，并且支持MCU在线烧录。
Description
技术领域
本发明属于MCU控制技术领域，具体涉及一种MCU复位重启方法及电路。
背景技术
在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成各种寄存器和内存数据的混乱，会导致程序指针错误，不在程序区或取出错误的程序指令等都有可能会陷入死循环，程序的正常运行被打断，而由单片机控制的系统无法继续正常工作，导致整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果。
看门狗是一种监控系统的运行状况的手段，通过软硬件结合的方式实现对系统运行状况的监控。稳定运行的软件会在执行完特定指令后进行喂狗，若在一定周期内看门狗没有收到来自软件的喂狗信号，则认为系统故障，会进入中断处理程序或强制系统复位。系统上电后根据不同的工作模式可以选择使能看门狗的时机，若看门狗被使能则计数器开始计数，如果在设定的时间内没有及时喂狗则会发生看门狗超时。
常见的看门狗是一个定时器电路，一般有一个输入，叫喂狗，一个输出到MCU的RST端，当MCU正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给WDT清零，如果超过规定的时间不喂狗(一般在程序跑飞时)，WDT定时超过，就会给出一个复位信号到MCU，使MCU复位。防止MCU死机.看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。
看门狗芯片的常规用法是输入接MCU的PWM信号，输出接在MCU的RST引脚，当MCU死机的时候，PWM信号消失，看门狗芯片复位RST引脚电平，让MCU复位。
这种方法有两种情况无法使用：(1)某些MCU死机后，复位RST电平没办法让MCU复位；(2)MCU需要远程烧录的时候，主程序代码是在更新的，无法发出PWM信号，这样会引起看门狗将MCU误复位。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种MCU复位重启方法，所述方法包括步骤：
获取一看门狗芯片；
获取一输出控制电路；
将所述MCU及其供电电源通过所述输出控制电路连接；
将所述看门狗芯片与所述输出控制电路及所述MCU的PWM端口连接；
所述看门狗芯片判断所述PWM端口发出的PWM信号是否消失；
若是，所述看门狗芯片控制所述输出控制电路断开所述供电电源与所述MCU之间的连接，并于预设时间后再次导通，以使所述MCU复位重启；
若否，所述看门狗芯片继续检测所述PWM端口发出的PWM信号，并循环上述操作。
优选地，在所述的所述看门狗芯片检测所述MCU的PWM端口发出的PWM信号之前还包括步骤：
在所述MCU的启动程序代码中预先添加控制代码，所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号；
判断所述MCU是否进行烧录；
若是，所述PWM端口持续发出PWM信号，所述看门狗芯片检测到所述PWM信号，所述看门狗芯不执行重启所述MCU的动作，所述MCU继续进行烧录。
优选地，所述的所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号包括步骤：
所述控制代码判断所述MCU中运行的所述启动程序代码是否接收在线烧录数据；
若是，所述MCU翻转所述PWM端口的电平信号；
若否，所述MCU控制所述PWM端口输出预设频率的PWM信号。
优选地，所述预设频率为1KHz。
本发明还提供了一种MCU复位重启电路，所述电路包括：
输出控制电路，用于控制所述MCU的供电电源与其自身的通断；所述输出控制电路分别与看门狗芯片、所述MCU和所述供电电源连接；
看门狗信号输入电平匹配电路，用于将所述MCU发出的看门狗喂狗PWM信号电平匹配为所述看门狗芯片可识别的电平；所述看门狗信号输入电平匹配电路分别与所述MCU和所述看门狗芯片连接；
其中，当所述看门狗信号输入电平匹配电路检测到所述看门狗喂狗PWM信号消失时，所述输出控制电路控制所述MCU与所述供电电源之间的连接断开，并于预设时间后导通，以使所述MCU复位重启。
优选地，所述电路还包括：
使能信号电平匹配电路，用于将所述MCU发出的使能信号电平匹配为看门狗芯片可识别的电平；所述使能信号电平匹配电路分别与所述MCU、所述供电电源和所述看门狗芯片连接。
优选地，所述输出控制电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一三极管
和第二三极管，其中，所述第一电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第二电阻第一端和所述第二三极管的集电极，所述第二电阻第二端连接所述第一三极管的基极，所述第三电阻第一端接地而第二端分别连接所述第四电阻的第一端和所述第二三极管的基极，所述第四电阻的第二端连接所述看门狗芯片的1PIN脚，所述第一电容第一端连接所述供电电源而第二端接地，所述第二电容与所述第一电容并联，所述第一三极管的发射极连接所述供电电源而集电极连接所述MCU的电压输入端。
优选地，所述看门狗信号输入电平匹配电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻和第三三极管，其中，所述第五电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第三三极管的集电极和所述看门狗芯片的4PIN脚，所述第六电阻的第一端连接所述MCU的WDI端口而第二端连接所述第三三极管的基极，所述七电阻的第一端连接所述第三三极管的基极而第二端接地，所述第三三极管的发射极接地。
优选地，所述使能信号电平匹配电路包括第八电阻、第九电阻第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第四三极管和第五三极管，其中，所述第八电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第四三极管的集电极和所述第五三极管的基极，所述第九电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第五三极管的集电极和所述看门狗芯片的3PIN脚，所述第十电阻的第一端连接所述MCU的WDEN端口而第二端连接所述第四三极管的基极，所述第十一电阻的第一端接地而第二端分别连接所述第四三极管的集电极和所述第五三极管的基极，所述第十二电阻第一端接地而第二端连接所述第四三极管的基极，所述第四三极管的发射极接地，所述第五三极管的发射极接地。
优选地，所述供电电源电压为5V。
本发明提供的一种MCU复位重启方法及电路，解决了因MCU死机造成的问题，降低产品不良率；解决了MCU在启动程序死机时无法重启的问题，并且支持MCU在线烧录。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种MCU复位重启方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种MCU复位重启电路的连接示意图；
图3是本发明提供的一种MCU复位重启电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1，在本申请实施例中，本申请提供了一种MCU复位重启方法，所述方法包括步骤：
步骤S101：获取一看门狗芯片；
步骤S102：获取一输出控制电路；
步骤S103：将所述MCU及其供电电源通过所述输出控制电路连接；
步骤S104：将所述看门狗芯片与所述输出控制电路及所述MCU的PWM端口连接；
步骤S105：所述看门狗芯片判断所述PWM端口发出的PWM信号是否消失；
步骤S106：若是，所述看门狗芯片控制所述输出控制电路断开所述供电电源与所述MCU之间的连接，并于预设时间后再次导通，以使所述MCU复位重启；
步骤S107：若否，所述看门狗芯片继续检测所述PWM端口发出的PWM信号，并循环上述操作。
在步骤S101-S107中，通过在MCU外部设置看门狗芯片和输出控制电路，看门狗芯片可以对MCU的PWM信号进行检测。由于MCU死机时PWM信号消失，故当看门狗芯片检测到PWM信号消失时，即确定MCU死机，此时看门狗芯片控制所述输出控制电路断开所述供电电源与所述MCU之间的连接，并于预设时间后再次导通，以使所述MCU复位重启。
进一步地，在本申请实施例中，在步骤S104中的所述看门狗芯片检测所述MCU的PWM端口发出的PWM信号之前还包括步骤：
在所述MCU的启动程序代码中预先添加控制代码，所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号；
判断所述MCU是否进行烧录；
若是，所述PWM端口持续发出PWM信号，所述看门狗芯片检测到所述PWM信号，所述看门狗芯不执行重启所述MCU的动作，所述MCU继续进行烧录。
从图1的实施例中可以得知，当看门狗芯片检测到PWM信号消失时，会执行相应动作使得所述MCU复位重启。而在实际中，当对MCU执行在线烧录时，由于MCU没有运行主程序代码，所以PWM信号无法通过设置MCU的定时器来输出。为避免此种误操作使得所述MCU复位重启，
在本实施例中，可以在所述MCU的启动程序代码中预先添加控制代码，所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号。也即，该控制代码可以自行判断MCU是否处于烧录状态，如果处于烧录状态，所述PWM端口会持续发出PWM信号，同时看门狗芯片可以检测到PWM信号，故而不会误操作复位重启MCU。
更进一步地，在本申请实施例中，所述的所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号包括步骤：
所述控制代码判断所述MCU中运行的所述启动程序代码是否接收在线烧录数据；
若是，所述MCU翻转所述PWM端口的电平信号；
若否，所述MCU控制所述PWM端口输出预设频率的PWM信号。
在本申请实施例中，当MCU处于烧录状态时，MCU接收到的数据可能为非空也可能为空，此时认定这两种情况均为烧录状态。
当所述MCU中运行的所述启动程序代码接收数据非空时，此时所述MCU翻转所述PWM端口的电平信号，MCU上的PWM端有PWM信号输出；当所述MCU中运行的所述启动程序代码接收数据为空时，所述MCU控制所述PWM端口输出预设频率的PWM信号给看门狗芯片，从而在上述两种情况下，也即只要MCU处于烧录状态时，看门狗芯片均可以检测到MCU发送的PWM信号，以避免其处于复位重启MCU的误操作。
在本申请实施例中，所述预设频率为1KHz。
如图2，在本申请实施例中，本申请提供了一种MCU复位重启电路，该电路可以应用于上述的MCU复位重启方法。其中，所述MCU复位重启电路包括：
输出控制电路1，用于控制所述MCU的供电电源与其自身的通断；所述输出控制电路1分别与看门狗芯片U28、所述MCU和所述供电电源连接；
看门狗信号输入电平匹配电路2，用于将所述MCU发出的看门狗喂狗PWM信号电平匹配为所述看门狗芯片U28可识别的电平；所述看门狗信号输入电平匹配电路2分别与所述MCU和所述看门狗芯片U28连接；
使能信号电平匹配电路3，用于将所述MCU发出的使能信号电平匹配为看门狗芯片U28可识别的电平；所述使能信号电平匹配电路3分别与所述MCU、所述供电电源和所述看门狗芯片U28连接；
其中，当所述看门狗信号输入电平匹配电路2检测到所述看门狗喂狗PWM信号消失时，所述输出控制电路1控制所述MCU与所述供电电源之间的连接断开，并于预设时间后导通，以使所述MCU复位重启。
如图3，在本申请实施例中，所述输出控制电路1包括：第一电阻R10、第二电阻R12、第三电阻R13、第四电阻R268、第一电容C47、第二电容C48、第一三极管Q1和第二三极管Q2，其中，所述第一电阻R10第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第二电阻R12第一端和所述第二三极管Q2的集电极，所述第二电阻R12第二端连接所述第一三极管Q1的基极，所述第三电阻R13第一端接地而第二端分别连接所述第四电阻R268的第一端和所述第二三极管Q2的基极，所述第四电阻R268的第二端连接所述看门狗芯片U28的1PIN脚，所述第一电容C47第一端连接所述供电电源而第二端接地，所述第二电容C48与所述第一电容C47并联，所述第一三极管Q1的发射极连接所述供电电源而集电极连接所述MCU的电压输入端。
如图3，在本申请实施例中，所述看门狗信号输入电平匹配电路2包括第五电阻R269、第六电阻R271、第七电阻R273和第三三极管Q6，其中，所述第五电阻R269第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第三三极管Q6的集电极和所述看门狗芯片U28的4PIN脚，所述第六电阻R271的第一端连接所述MCU的WDI端口而第二端连接所述第三三极管Q6的基极，所述七电阻的第一端连接所述第三三极管Q6的基极而第二端接地，所述第三三极管Q6的发射极接地。
如图3，在本申请实施例中，所述使能信号电平匹配电路3包括第八电阻R248、第九电阻R272、第十电阻R274、第十一电阻R275、第十二电阻R276、第四三极管Q8和第五三极管Q9，其中，所述第八电阻R248第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第四三极管Q8的集电极和所述第五三极管Q9的基极，所述第九电阻R272第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第五三极管Q9的集电极和所述看门狗芯片U28的3PIN脚，所述第十电阻R274的第一端连接所述MCU的WDEN端口而第二端连接所述第四三极管Q8的基极，所述第十一电阻R275的第一端接地而第二端分别连接所述第四三极管Q8的集电极和所述第五三极管Q9的基极，所述第十二电阻R276第一端接地而第二端连接所述第四三极管Q8的基极，所述第四三极管Q8的发射极接地，所述第五三极管Q9的发射极接地。
具体地，当此MCU复位重启电路工作时，将使能信号电平匹配电路3的输入WDEN设置为低电平，通过使能信号电平匹配电路3后仍然为低电平，看门狗芯片U28的3PIN脚侦测到低电平就会使能看门狗功能。当MCU死机后，MCU发出的喂狗PWM信号就会消失，该信号变化通过看门狗信号输入电平匹配电路2被看门狗芯片U28的4PIN脚检测到，看门狗芯片U28的1PIN脚会由高电平转变为低电平，第二三极管Q2会由导通变为不导通，因此第一三极管Q1的状态会由导通变为不导通，因此MCU的电压输入端供电消失，MCU就会掉电。200ms后(时间由看门狗芯片U28决定，可改变)看门狗芯片U28的1PIN脚又重新变为高电平，第二三极管Q2导通，第一三极管Q1导通，CU的电压输入端重新恢复供电，MCU重新上电，实现了重启。
在本申请实施例中，所述供电电源电压为5V。
本发明提供的一种MCU复位重启方法及电路，解决了因MCU死机造成的问题，降低产品不良率；解决了MCU在启动程序死机时无法重启的问题，并且支持MCU在线烧录。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.一种MCU复位重启方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
获取一看门狗芯片；
获取一输出控制电路；
将所述MCU及其供电电源通过所述输出控制电路连接；
将所述看门狗芯片与所述输出控制电路及所述MCU的PWM端口连接；
所述看门狗芯片判断所述PWM端口发出的PWM信号是否消失；
若是，所述看门狗芯片控制所述输出控制电路断开所述供电电源与所述MCU之间的连接，并于预设时间后再次导通，以使所述MCU复位重启；
若否，所述看门狗芯片继续检测所述PWM端口发出的PWM信号；
在所述的所述看门狗芯片检测所述MCU的PWM端口发出的PWM信号之前还包括步骤：
在所述MCU的启动程序代码中预先添加控制代码，所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号；
判断所述MCU是否进行烧录；
若是，所述PWM端口持续发出PWM信号，所述看门狗芯片检测到所述PWM信号，所述看门狗芯不执行重启所述MCU的动作，所述MCU继续进行烧录；
所述的所述控制代码控制所述MCU在进行烧录时，所述PWM端口持续发出PWM信号包括步骤：
所述控制代码判断所述MCU中运行的所述启动程序代码是否接收在线烧录数据；
若是，所述MCU翻转所述PWM端口的电平信号；
若否，所述MCU控制所述PWM端口输出预设频率的PWM信号。
2.根据权利要求1所述的MCU复位重启方法，其特征在于，所述预设频率为1KHz。
3.一种MCU复位重启电路，其特征在于，所述电路包括：
输出控制电路，用于控制所述MCU的供电电源与其自身的通断；所述输出控制电路分别与看门狗芯片、所述MCU和所述供电电源连接；
看门狗信号输入电平匹配电路，用于将所述MCU发出的看门狗喂狗PWM信号电平匹配为所述看门狗芯片可识别的电平；所述看门狗信号输入电平匹配电路分别与所述MCU和所述看门狗芯片连接；
其中，当所述看门狗信号输入电平匹配电路检测到所述看门狗喂狗PWM信号消失时，所述输出控制电路控制所述MCU与所述供电电源之间的连接断开，并于预设时间后导通，以使所述MCU复位重启；
所述电路还包括：
使能信号电平匹配电路，用于将所述MCU发出的使能信号电平匹配为看门狗芯片可识别的电平；所述使能信号电平匹配电路分别与所述MCU、所述供电电源和所述看门狗芯片连接；
所述输出控制电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一三极管和第二三极管，其中，所述第一电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第二电阻第一端和所述第二三极管的集电极，所述第二电阻第二端连接所述第一三极管的基极，所述第三电阻第一端接地而第二端分别连接所述第四电阻的第一端和所述第二三极管的基极，所述第四电阻的第二端连接所述看门狗芯片的1PIN脚，所述第一电容第一端连接所述供电电源而第二端接地，所述第二电容与所述第一电容并联，所述第一三极管的发射极连接所述供电电源而集电极连接所述MCU的电压输入端。
4.根据权利要求3所述的MCU复位重启电路，其特征在于，所述看门狗信号输入电平匹配电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻和第三三极管，其中，所述第五电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第三三极管的集电极和所述看门狗芯片的4PIN脚，所述第六电阻的第一端连接所述MCU的WDI端口而第二端连接所述第三三极管的基极，所述七电阻的第一端连接所述第三三极管的基极而第二端接地，所述第三三极管的发射极接地。
5.根据权利要求3所述的MCU复位重启电路，其特征在于，所述使能信号电平匹配电路包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第四三极管和第五三极管，其中，所述第八电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第四三极管的集电极和所述第五三极管的基极，所述第九电阻第一端连接所述供电电源而第二端分别连接所述第五三极管的集电极和所述看门狗芯片的3PIN脚，所述第十电阻的第一端连接所述MCU的WDEN端口而第二端连接所述第四三极管的基极，所述第十一电阻的第一端接地而第二端分别连接所述第四三极管的集电极和所述第五三极管的基极，所述第十二电阻第一端接地而第二端连接所述第四三极管的基极，所述第四三极管的发射极接地，所述第五三极管的发射极接地。
6.根据权利要求3-5中任一所述的MCU复位重启电路，其特征在于，所述供电电源电压为5V。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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