JP2001005695A - ウォッチドッグタイマ - Google Patents

ウォッチドッグタイマ

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JP2001005695A
JP2001005695A JP11175402A JP17540299A JP2001005695A JP 2001005695 A JP2001005695 A JP 2001005695A JP 11175402 A JP11175402 A JP 11175402A JP 17540299 A JP17540299 A JP 17540299A JP 2001005695 A JP2001005695 A JP 2001005695A
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JP
Japan
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cpu
watchdog timer
register
count value
abnormal signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP11175402A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Santsuko
敏之 三津江
Shinichi Noda
真一 野田
康行 ▲高▼橋
Yasuyuki Takahashi
Koichi Maeda
耕一 前田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CPUを動作させるための主発振源の発振周
波数が変動した場合に対処できるようにする。 【解決手段】 ウォッチドッグタイマ6のWDTカウン
タ13はCPUによりクリアされる毎にカウント動作を
開始するフリーランタイマとして構成されている。下限
レジスタ15及び上限レジスタ16はCPUにより下限
値及び上限値がそれぞれ書込まれるようになっており、
比較器14は、WDTカウンタ13のカウント値が下限
値を下回ったり、上限値を上回ったりしたときはCPU
にリセット信号を出力すると共に、そのことをWDTス
テータスレジスタ17に書込む。従って、CPUの主発
振源の発振周波数が変動したときは、CPUがリセット
されるので、WDTステータスレジスタ17の記憶内容
に基づいてCPUがリセットされた原因を判断すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主発振源からの動
作クロックに基づいて動作するCPUを監視するウォッ
チドッグタイマに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、CPUの暴走検出回路として
は、主発振源とは異なる発振源からのクロックに基づい
て動作するウォッチドッグタイマを使用し、このウォッ
チドッグタイマをCPUにより一定時間間隔でクリアす
ることによりウォッチドッグタイマがカウントオーバフ
ローしないことでCPUが暴走したときのみを判定する
ものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、主発
振源としてPLL等の逓倍回路によるものが供されてい
る。この種の逓倍回路などにて発振動作しているもの
は、CPUにより書込まれたデータに基づいて発振器か
らのクロックの周波数を逓倍して出力していることか
ら、書込みデータが例えばノイズにより変化してしまっ
た場合は、主発振源の発振周波数が変動するようにな
る。
【0004】しかしながら、主発振源の発振周波数が通
常よりも高くなったときは、CPUの処理速度が速くな
り、ウォッチドッグタイマは限度値に達することなくC
PUによりクリアされ続けるので、あたかも正常に動作
しているような動作状態となり、主発振源の異常に対処
できないという欠点がある。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、CPUを動作させるための主発振源の
発振周波数が変動した場合に対処することが可能となる
ウォッチドッグタイマを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、CPUは主発振源からのクロックに基づいて動作し
ており、一定時間毎にウォッチドッグタイマにタイマク
リア処理している。ウォッチドッグタイマのカウント手
段は、CPUによりタイマクリア処理される毎に初期値
からカウント動作を実行する。この場合、CPUが正常
に動作しているときは、カウント手段はカウント値が限
度値を上回ることなくCPUによりタイマクリア処理さ
れるので、カウント手段がオーバフローすることはな
い。
【0007】また、CPUが主発振源の発振異常にかか
わらず暴走すると、カウント手段はCPUによりタイマ
クリア処理されなくなるので、カウント手段によるカウ
ント値が限度値を上回ってオーバフローするようにな
る。これにより、異常信号出力手段がCPUへ異常信号
を出力するので、CPUの暴走状態を解消することがで
きる。
【0008】さて、主発振源が通常よりも高い周波数で
異常発振した場合は、カウント手段は通常よりも小さな
カウント値でCPUによりタイマクリア処理されるよう
になる。このような場合、異常信号出力手段はCPUに
異常信号を出力するので、CPUは例えば停止するよう
になり、主発振源の異常発振に対処することができる。
【0009】この場合、主発振源が通常よりも低い周波
数で異常発振した場合は、CPUの処理速度が遅くな
り、カウント手段のカウント値が限度値となってオーバ
フローするので、異常信号出力手段がCPUに異常信号
を出力することにより主発振源の異常発振に対処するこ
とができる。
【0010】請求項2の発明によれば、主発振源が通常
よりも低い周波数で異常発振した場合は、カウント手段
は通常よりも大きなカウント値でCPUによりタイマク
リア処理されるようになる。このような場合、異常信号
出力手段はCPUに異常信号を出力するので、CPUは
例えば停止するようになり、主発振源の異常に対処する
ことができる。
【0011】請求項3の発明によれば、異常信号出力手
段が異常信号を出力したときは異常内容は記憶手段に記
憶されるので、記憶手段に記憶されている異常内容に基
づいて主発振源の異常内容を判断して迅速に対処するこ
とができる。
【0012】請求項4の発明によれば、CPUによりレ
ジスタにデータを記憶することにより異常信号出力手段
がカウント手段のカウント値に基づいて異常信号を出力
するタイミングのカウント値を任意に変更することがで
きるので、使い勝手に優れている。
【0013】請求項5の発明によれば、発振逓倍回路は
ノイズの影響により逓倍動作が誤動作する虞があるの
で、このような発振逓倍回路を使用する構成に対して有
効である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図2はワンチップマイクロコン
ピュータの全体構成を概略的に示している。この図2に
おいて、ワンチップマイクロコンピュータ1は、CPU
2、プログラムが記憶されたROM3、ワーキングデー
タ記憶用のRAM4、各周辺回路5及びウォッチドッグ
タイマ6を備えて構成されている。
【0015】CPU2とROM3、RAM4、各周辺回
路5及びウォッチドッグタイマ6とはアドレスバス7及
びデータバス8などのシステムバスを通じて接続されて
おり、CPU2とそれらの間でシステムバスを通じてデ
ータの授受が行われるようになっている。
【0016】ここで、DPLL(Digital Phase Locked
Loop)9はCR発振器10と共に主発振源を構成する
もので、CR発振器10からのクロックの周波数を逓倍
することにより動作クロックとしてCPU2に出力する
ようになっている。このDPLL9は、一般的なPLL
の回路をデジタル回路に置き換えたもので、この種のD
PLLとして出願人は先に特開平8−265111号公
報のものを出願しており、フィルタの機能をCPU2で
実行すると共に逓倍数をCPU2から書込み可能となっ
ている。また、CR発振器10からのクロックはウォッ
チドッグタイマ6に直接出力するようになっている。
【0017】図1はウォッチドッグタイマ6をブロック
図で示している。この図1において、プリスケーラレジ
スタ11はCR発振器10からのクロックをCPU2に
より設定された分周条件に基づいて分周する。クロック
ソースレジスタ12は、プリスケーラレジスタ11から
の分周信号に基づいてCPU2により設定された生成条
件でクロックを生成する。
【0018】ウォッチドッグタイマカウンタ(以下、W
DTカウンタ)(カウント手段に相当)13は、CPU
2により設定された初期値(通常は零)からクロックソ
ースレジスタ12からのクロックが入力する毎にカウン
ト値をインクリメントするカウント動作を実行するもの
で、カウント値を比較器14(異常信号出力手段に相
当)に出力すると共に、オーバフローしたときはそのこ
とを比較器14に通知する。
【0019】下限レジスタ15及び上限レジスタ16は
CPU2により下限値及び上限値がそれぞれ設定される
ようになっており、比較器14は、WDTカウンタ13
のカウント値と各レジスタ15,16の下限値及び上限
値とを比較することにより後述するようにCPU2へリ
セット信号(異常信号に相当)を出力すると共に、WD
Tカウンタ13からオーバフローしたことを通知された
ときもリセット信号を出力するようになっている。この
場合、下限レジスタ15及び上限レジスタ16に設定さ
れるデータとしては、DPLL9からのクロックの周波
数の正常変動範囲の下限値及び上限値にそれぞれ対応す
るWDTカウンタ13のカウント値である。
【0020】比較器14は、CPU2にリセット信号を
出力するときは、ウォッチドッグタイマステータスレジ
スタ(以下、WDTステータスレジスタ)(記憶手段に
相当)17に異常内容を書込むようになっている。
【0021】次に上記構成の作用について説明する。ワ
ンチップマイクロコンピュータ1が動作している状態で
は、ウォッチドッグタイマ6のWDTカウンタ13は、
クロックソースレジスタ12からの動作クロックに基づ
いてカウント動作を実行している。
【0022】ここで、CPU2が正常に動作していると
きは、CPU2はウォッチドッグタイマに対して一定周
期でクリア信号を出力しており、WDTカウンタ13の
カウント値が上限レジスタ16に設定された上限値を上
回ることなくクリアされるので、WDTカウンタ13は
フリーランタイマとして動作している。
【0023】さて、CPU2が暴走すると、CPU2は
ウォッチドッグタイマ6にクリア信号を出力しなくな
り、WDTカウンタ13のカウント値が限度値を上回っ
てオーバフローするようになるので、WDTカウンタ1
3から比較器14にそのことが通知される。
【0024】ここで、比較器14は、WDTカウンタ1
3からオーバフローしたことが通知されたときはCPU
2にリセット信号を出力するので(図3参照)、CPU
2はリセットされる。このとき、比較器14は、リセッ
ト信号を出力したときは、WDTカウンタ13からのオ
ーバフローの通知に応じてリセット信号を出力したこと
をWDTステータスレジスタ17に記憶するので、CP
U2がリセットされた際にWDTステータスレジスタ1
7の記憶内容を分析することにより、CPU2の暴走に
より当該CPU2がリセットされたと判断することがで
きる。
【0025】ところで、DPLL9はCPU2により設
定されたデータに基づいて逓倍動作を実行することか
ら、例えば設定されたデータのビットがノイズの影響に
より変化してしまった場合は、DPLL9の逓倍動作が
異常となって発振周波数が高くなり、CPU2に与えら
れる動作クロックの周波数が通常よりも高くなることが
ある。
【0026】このような場合、CPU2の処理速度が速
くなることから、CPU2によるウォッチドッグタイマ
6に対するクリア周期が通常よりも短くなるので、WD
Tカウンタ13のカウント値が通常よりも小さなカウン
ト値でCPU2によりクリアされるようになる(図3参
照)。
【0027】ここで、比較器14は、WDTカウンタが
クリアされたときのカウント値が下限レジスタ15に記
憶されている下限値を下回っていたときは、CPU2に
リセット信号を出力するので、CPU2及びDPLL9
を含むシステム全体はリセットされるようになる。この
場合、比較器14は、リセット信号を出力したときは、
カウント値が下限値を下回ったことに応じてリセット信
号を出力したことをWDTステータスレジスタ17に記
憶するので、CPU2がリセットされた際にWDTステ
ータスレジスタ17の記憶内容を分析することにより、
DPLL9が通常よりも周波数が高く異常発振したこと
によりCPU2がリセットされたことを判断することが
できる。
【0028】一方、DPLL9の逓倍動作が異常となっ
て発振周波数が通常よりも低くなった場合は、CPU2
に与えられる動作クロックの周波数が通常よりも低くな
ることがある。
【0029】このような場合、CPU2の処理速度が遅
くなることから、CPU2によるウォッチドッグタイマ
6に対するクリア周期が通常よりも長くなるので、WD
Tカウンタ13のカウント値が通常よりも大きなカウン
ト値でCPU2によりクリアされるようになる(図3参
照)。
【0030】ここで、比較器14は、WDTカウンタ1
3がクリアされたときのカウント値が上限レジスタ16
に記憶されている上限値を上回っていたときは、CPU
2にリセット信号を出力するので、CPU2及びDPL
L9を含むシステム全体はリセットされるようになる。
この場合、比較器14は、リセット信号を出力したとき
は、カウント値が下限値を下回ったことに応じてリセッ
ト信号を出力したことをWDTステータスレジスタ17
に記憶するので、CPU2がリセットされた際にWDT
ステータスレジスタ17の記憶内容を分析することによ
り、DPLL9の通常よりも周波数が低く異常発振した
ことによりCPU2がリセットされたことを判断するこ
とができる。
【0031】このような実施の形態によれば、ウォッチ
ドッグタイマ6に、WDTカウンタ13がCPU2によ
りクリアされたときのカウント値が通常範囲から外れた
ときはCPU2に対してリセット信号を出力する機能を
付加するようにしたので、CPU2の暴走時に加えてD
PLL9が通常の発振周波数範囲から外れて異常発振し
た場合もCPU2をリセットすることができる。これに
より、DPLL9のような発振逓倍回路の発振異常に対
処することができる。
【0032】また、ウォッチドッグタイマ6に、CPU
2にリセット信号を出力したときは、その異常内容をW
DTステータスレジスタ17に記憶するようにしたの
で、CPU2がリセットされたときのWDTステータス
レジスタ17の記憶内容に基づいてCPU2がリセット
された原因を判断することができ、異常に対して迅速に
対処することができる。
【0033】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。上限レ
ジスタ16を省略し、DPLL9の発振周波数が通常よ
りも高くなる異常発振のみに対応するようにしてもよ
い。この場合、DPLL9の発振周波数が低くなったと
きは、CPU2の処理速度が遅くなり、ウォッチドッグ
タイマ6のWDTカウンタ13がオーバフローしてCP
U2がリセットされるので、DPLL9の異常発振に対
して対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるウォッチドッグ
タイマを示すブロック図
【図2】マイクロコンピュータの構成を示すブロック図
【図3】ウォッチドッグタイマのカウント値とリセット
動作との関係を示す図
【符号の説明】
1はワンチップマイクロコンピュータ、2はCPU、6
はウォッチドッグタイマ、7はアドレスバス、8はデー
タバス、9はDPLL(主発振源)、10はCR発振器
(主発振源)、14は比較器(異常信号出力手段)、1
5は下限レジスタ、16は上限レジスタ、17はウォッ
チドッグタイマレジスタ(記憶手段)である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 康行 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 前田 耕一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5B042 GA38 JJ13 JJ17 JJ21 JJ25 MA08 MC15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主発振源からの動作クロックに基づいて
    動作するCPUを監視するウォッチドッグタイマにおい
    て、 前記CPUによりタイマクリア処理される毎に基準クロ
    ックに基づいてカウント動作を初期値から実行するよう
    に設けられたカウント手段と、 このカウント手段がカウント動作を開始してから前記C
    PUによりタイマクリア処理されるまでのカウント値が
    予め設定された下限値よりも小さいときは前記CPUへ
    異常信号を出力する異常信号出力手段とを備えたことを
    特徴とするウォッチドッグタイマ。
  2. 【請求項2】 前記異常信号出力手段は、前記CPUに
    よりタイマクリア処理されるまでのカウント値が予め設
    定された上限値よりも大きいときは前記CPUへ異常信
    号を出力することを特徴とする請求項1記載のウォッチ
    ドッグタイマ。
  3. 【請求項3】 前記異常信号出力手段が異常信号を出力
    したときは異常内容を記憶する記憶手段を備えたことを
    特徴とする請求項1または2記載のウォッチドッグタイ
    マ。
  4. 【請求項4】 前記異常信号出力手段は、前記CPUに
    よりデータ設定可能なレジスタと比較器とから構成さ
    れ、 前記比較器は、前記カウント手段のカウント値とレジス
    タに記憶されたデータとの比較に基づいて異常信号を出
    力することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載
    のウオッチドッグタイマ。
  5. 【請求項5】 前記主発振源は、発振逓倍回路を含んで
    構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れ
    かに記載のウォッチドッグタイマ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7149915B2 (en) 2003-02-25 2006-12-12 Denso Corporation Microcomputer using a shared counter
WO2016101607A1 (zh) * 2014-12-23 2016-06-30 华为技术有限公司 一种cpu及cpu的启动方法
JP2019196998A (ja) * 2018-05-10 2019-11-14 アズビル株式会社 ガスメータおよびガスメータにおける監視方法
JP2020091683A (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 ローム株式会社 ウィンドウ型ウォッチドッグタイマ及び半導体装置

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