CN111309508B - 一种嵌入式星载计算机看门狗电路及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体公开了一种嵌入式星载计算机看门狗电路，包括看门狗计数电路、清狗脉宽产生电路、狗咬次数计数电路、清除看门狗信号合并逻辑电路和阻容网络；清狗脉宽产生电路的喂狗端与应用软件通讯，用于应用软件写操作；清狗脉宽产生电路的输出端各通过一根跳线与清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端连接，清除看门狗信号合并逻辑电路的输出端通过看门狗计数电路与狗咬次数计数电路连接；阻容网络与看门狗计数电路连接。在传统电路中增加了清狗脉宽产生电路，只需要软件进行1次写操作就可通过清狗脉宽产生电路输出看门狗清除脉冲，实现清看门狗功能，减少了系统软件清狗操作的次数，提高了软件的运行效率。

Description

一种嵌入式星载计算机看门狗电路及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种看门狗电路，特别涉及一种嵌入式星载计算机看门狗电路。
背景技术
目前我国嵌入式星载计算机中有较成熟的看门狗电路设计，看门狗电路的作用主要是在产品运行异常的情况下，将产品复位到上电起始状态，重新开始运行。传统的星载计算机看门狗电路设计由看门狗计数电路54HC4060、狗咬次数计数电路54HC164、清除看门狗信号合并逻辑电路、阻容网络等组成，如图1所示。由于看门狗清狗操作采用脉冲方式，系统软件需要进行2次写操作才能够完成1次清狗操作(如图2所示)，同时还存在2次写操作被中断影响后可能导致看门狗清狗操作失败的风险，使得软件的运行效率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌入式星载计算机看门狗电路，减少了系统软件的操作次数，避免了清狗操作被中断影响的风险，提高了软件的运行效率。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种嵌入式星载计算机看门狗电路，包括看门狗计数电路、清狗脉宽产生电路、狗咬次数计数电路、清除看门狗信号合并逻辑电路和阻容网络；
清狗脉宽产生电路的输入端与应用软件通讯，用于应用软件写操作；清狗脉宽产生电路的输出端各通过一根跳线与清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端连接，清除看门狗信号合并逻辑电路的输出端通过看门狗计数电路与狗咬次数计数电路连接；
阻容网络与看门狗计数电路连接，用于调整看门狗信号的间隔时间。
进一步，清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端还输入有上电复位信号。
进一步，看门狗计数电路通过内部时钟计数输出周期性的脉冲信号，该脉冲信号作为看门狗信号；
看门狗计数电路的其中一个输出端与狗咬次数计数电路的输入端连接，用于输出不同周期的脉冲信号。
进一步，狗咬次数计数电路的喂狗端输入上电复位信号；
狗咬次数计数电路的输出端输出狗咬切记指令。
进一步，看门狗计数电路采用型号为54HC4060芯片。
进一步，清狗脉宽产生电路和狗咬次数计数电路采用型号为54HC164芯片。
本发明还公开了基于所述嵌入式星载计算机看门狗电路的工作方法，包括以下步骤：
产品上电后，清狗脉宽产生电路输出高电平，在进行1次软件写操作后，清狗脉宽产生电路输出被清除为低电平，重新开始计数，计数结束后，清狗脉宽产生电路输出变为高电平，在经过清除看门狗信号合并逻辑电路处理后，产生用于清除看门狗的高脉冲信号，看门狗信号不输出；
若无法进行软件写操作，看门狗计数电路产生看门狗信号，狗咬次数计数电路记录到一次狗咬次数，同时狗咬次数计数电路输出狗咬复位信号；
若狗咬次数计数电路记录到多次狗咬次数，狗咬次数计数电路输出狗咬切机指令。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的嵌入式星载计算机看门狗电路，对看门狗电路的清狗操作进行了优化设计，增加了清狗脉宽产生电路，只需要软件进行1次写操作就可通过清狗脉宽产生电路输出看门狗清除脉冲，实现清看门狗功能。减少了系统软件清狗操作的次数，提高了软件的运行效率，解决了以往系统软件中看门狗清狗操作被中断影响后可能导致看门狗功能失效的问题。
进一步，清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端还输入有上电复位信号，增加了一种清除看门狗信号的方式，重新加电也可以清除看门狗信号。将上电复位清除看门狗信号输出和软件写操作清除看门狗信号输出共两种清除方式组合在一起，任意一种方式有效均可对看门狗信号进行清除。
本发明公开的所述嵌入式星载计算机看门狗电路的工作方法，只需要软件进行1次写操作就可通过清狗脉宽产生电路输出看门狗清除脉冲，实现清看门狗功能，操作次数少，提高了软件的运行效率。
附图说明
图1为传统星载计算机看门狗电路设计框图；
图2为传统看门狗电路清狗方式；
图3为本发明的看门狗电路设计框图；
图4为本发明看门狗电路清狗方式；
图5为本发明的看门狗电路在载人飞船某数据处理计算机中的应用框图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图3所示，本发明公开的嵌入式星载计算机看门狗电路，包括看门狗计数电路、清狗脉宽产生电路、狗咬次数计数电路、清除看门狗信号合并逻辑电路和阻容网络；清狗脉宽产生电路的输入端CLR与应用软件通讯，用于应用软件写操作；清狗脉宽产生电路的输出端各通过一根跳线与清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端连接，清除看门狗信号合并逻辑电路的输出端通过看门狗计数电路与狗咬次数计数电路连接。
看门狗计数电路主要功能是通过内部时钟计数输出周期性的脉冲信号，该脉冲信号作为看门狗信号。看门狗计数电路一般采用型号为54HC4060的芯片，其喂狗端即CLR端与清除看门狗信号合并逻辑电路连接，CLKI端、CLKO端与阻容网络连接，输出端Q1-Q9根据时钟计数不同可输出不同周期的脉冲信号，根据用户需要选择连接哪一个输出端。
狗咬次数计数电路可记录看门狗计数电路输出的周期性脉冲数量，即看门狗狗咬次数，在单机发生多次狗咬之后，可输出狗咬切机指令，对冷备份的另一机加电。一般采用型号为54HC164的芯片，其输入端(CLK端)与54HC4060芯片的其中一个输出端连接，喂狗端(CLR端)用于输入上电复位信号，输出端QA～QH用于输出狗咬切记指令，比如第一次狗咬，QA输出用于第一次狗咬复位本机，第二次狗咬QB输出用于发出切机指令，第三次可用于关电等，每一级可定义为不同作用。
清除看门狗信号合并逻辑电路是将上电复位清除看门狗信号输出和软件写操作清除看门狗信号输出共两种清除方式组合在一起，任意一种方式有效均可对看门狗信号进行清除。
阻容网络与看门狗计数电路连接，用于调整看门狗信号的间隔时间，即多长时间输出一次看门狗信号。
清狗脉宽产生电路也采用型号为54HC164的芯片，其输出端QA～QH分别连接一根条线，如图3所示，跳线JP1～JP8可选择不同的清狗信号脉冲宽度。这个是根据后面使用的器件，对信号宽度要求设定的，比如54HC4060的CLR端要求信号为大于300ns的高脉冲，所以跳线用于调节输出信号宽度。
如图4所示，产品上电后，增加的清狗脉宽产生电路54HC164输出为高电平，在进行1次软件写操作后，54HC164输出被清除为低电平，重新开始计数，计数结束后，54HC164输出变为高电平，从而产生1次低脉冲，在经过清除看门狗信号合并逻辑电路后，产生清除看门狗电路输出的高脉冲信号。
传统的看门狗电路的清狗方式：软件写操作通过软件对端口地址进行2次写操作，即先进行1次写高电平操作，再进行1次写低电平操作，经过清除看门狗信号合并逻辑电路后，产生清除看门狗电路输出的高脉冲信号，保证产品正常运行的情况下看门狗信号不输出。
由于传统看门狗清除通过软件写操作实现，系统软件需要进行2次写操作才能够完成1次清狗操作，同时还存在2次读/写操作被中断影响后可能导致看门狗清狗操作失败的风险，因此，本发明对传统看门狗电路中软件写操作进行了设计优化，增加了清狗脉宽产生电路54HC164，采用自动计数方式，系统软件通过1次写操作启动计数，然后自动发出清狗操作脉冲信号，只需要软件进行1次写操作就可通过计数器电路输出看门狗清除脉冲，实现清看门狗功能。保证了看门狗电路的可靠性、安全性，可应用于航天、航空、军事、民用等领域，具有较高的推广应用价值。
如图5所示，在我国载人飞船某数据处理计算机中使用了优化后的看门狗电路设计，将本发明优化后的看门狗电路与上电复位电路、时钟电路和切机指令驱动电路连接，切机指令驱动电路通过继电器与冷备机连接。产品加电后，上电复位电路输出的上电复位信号对看门狗电路进行清除，时钟信号为看门狗电路提供时钟激励，应用软件通过写操作对看门狗电路进行周期性清除。当产品故障时，应用软件周期性清除操作异常，该优化的看门狗电路产生狗咬复位信号，对产品进行复位；当产品第二次异常狗咬时，看门狗电路产生二次狗咬切机指令，通过指令驱动切机指令驱动电路，使得切机指令驱动电路对继电器进行开启操作，从而使冷备机加电，完成二次狗咬切机功能，实现产品一次狗咬复位、多次狗咬切机的功能。

Claims (6)

1.一种嵌入式星载计算机看门狗电路，其特征在于，包括看门狗计数电路、清狗脉宽产生电路、狗咬次数计数电路、清除看门狗信号合并逻辑电路和阻容网络；
清狗脉宽产生电路的输入端与应用软件通讯，用于应用软件写操作，在进行1次软件写操作后，清狗脉宽产生电路输出被清除为低电平，重新开始计数，计数结束后，清狗脉宽产生电路输出变为高电平；清狗脉宽产生电路的输出端各通过一根跳线与清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端连接，清除看门狗信号合并逻辑电路的输出端通过看门狗计数电路与狗咬次数计数电路连接；
阻容网络与看门狗计数电路连接，用于调整看门狗信号的间隔时间；
清除看门狗信号合并逻辑电路的输入端还输入有上电复位信号，用于将上电复位清除看门狗信号输出和软件写操作清除看门狗信号输出共两种清除方式组合在一起，对看门狗信号进行清除；清狗脉宽产生电路输出的高电平在经过清除看门狗信号合并逻辑电路处理后，产生用于清除看门狗的高脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的嵌入式星载计算机看门狗电路，其特征在于，看门狗计数电路通过内部时钟计数输出周期性的脉冲信号，该脉冲信号作为看门狗信号；
看门狗计数电路的其中一个输出端与狗咬次数计数电路的输入端连接，用于输出不同周期的脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的嵌入式星载计算机看门狗电路，其特征在于，狗咬次数计数电路的喂狗端输入上电复位信号；
狗咬次数计数电路的输出端输出狗咬切记指令。
4.根据权利要求1所述的嵌入式星载计算机看门狗电路，其特征在于，看门狗计数电路采用型号为54HC4060芯片。
5.根据权利要求1所述的嵌入式星载计算机看门狗电路，其特征在于，清狗脉宽产生电路和狗咬次数计数电路采用型号为54HC164芯片。
6.基于权利要求1-5任意一项所述嵌入式星载计算机看门狗电路的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
产品上电后，清狗脉宽产生电路输出高电平，在进行1次软件写操作后，清狗脉宽产生电路输出被清除为低电平，重新开始计数，计数结束后，清狗脉宽产生电路输出变为高电平，在经过清除看门狗信号合并逻辑电路处理后，产生用于清除看门狗的高脉冲信号，看门狗信号不输出；
若无法进行软件写操作，看门狗计数电路产生看门狗信号，狗咬次数计数电路记录到一次狗咬次数，同时狗咬次数计数电路输出狗咬复位信号；
若狗咬次数计数电路记录到多次狗咬次数，狗咬次数计数电路输出狗咬切机指令。
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