一種微控制器異常強制復(fù)位的看門狗電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及嵌入式系統(tǒng)中微控制器(MCU)軟件跑飛時的復(fù)位和硬件死鎖情況下的強制復(fù)位電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在嵌入式系統(tǒng)中微控制器(MCU)因受到外界干擾或其它原因影響，常會出現(xiàn)死機或程序跑飛的現(xiàn)象，造成產(chǎn)品不能正常工作。業(yè)界使用看門狗技術(shù)來解決這一問題，通過看門狗將死機或跑飛的系統(tǒng)復(fù)位并使其正常工作?？撮T狗分為微控制器內(nèi)部看門狗和外部看門狗。內(nèi)部看門狗是利用MCU內(nèi)部資源實現(xiàn)的，包括內(nèi)部專用看門狗或使用內(nèi)部定時器實現(xiàn)看門狗功能。開啟看門狗功能后，MCU要通過軟件定期的對定時器重新賦初值或清零(喂狗)，一旦MCU異常，定時器將溢出，內(nèi)部硬件會自動對MCU進行復(fù)位操作。外部看門狗是指在MCU外部增加看門狗芯片或電路實現(xiàn)看門狗功能的情況。目前基本上都使用外部專用看門狗芯片，極個別產(chǎn)品會使用外部自行設(shè)計的看門狗電路。因為看門狗芯片已經(jīng)能滿足常規(guī)的MCU異常時的復(fù)位需求。外部看門狗在上電時即開啟，MCU需要通過1引腳的電平變化來實現(xiàn)喂狗功能，一旦MCU異常，喂狗控制腳變化超時，外部看門狗將產(chǎn)生復(fù)位信號，復(fù)位信號加到MCU的外部復(fù)位腳，使系統(tǒng)復(fù)位。
[0003]外置的專用看門狗芯片或電路實際上是一個特殊的定時器，當(dāng)定時時間到時，發(fā)出溢出脈沖，該脈沖輸入到單片機的外部復(fù)位引腳上，從而實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。軟件在主程序循環(huán)中適時地執(zhí)行喂狗操作(通過控制引腳變化來清除外部看門狗)，保證系統(tǒng)正常運行時看門狗不溢出；而當(dāng)系統(tǒng)運行異常時，看門狗超時發(fā)出溢出脈沖，通過單片機的RESET引腳使單片機復(fù)位。這種方式相比內(nèi)部硬件看門狗及軟件看門狗更加可靠，不存在因為上電復(fù)位失敗而導(dǎo)致內(nèi)部看門狗及軟件看門狗失效的可能，缺點是需要外配芯片或電路。目前常用的集成看門狗電路很多，如DS1232、MAX705?708、MAX791等。圖1是DS1232芯片與AT89C52芯片的電路圖，單片機通過P3.3腳控制DS1232的喂狗信號，該喂狗信號在主程序的適當(dāng)時機給出，保證DS1232芯片不溢出，RST腳則保持為低電平；當(dāng)單片機死機時，P3.3腳不再給出喂狗脈沖，則DS1232定時到時后RST腳輸出高電平脈沖將單片機復(fù)位。
[0004]現(xiàn)有的看門狗電路，存在如下缺陷:
[0005]1、MCU內(nèi)部看門狗在軟件未將該功能開啟時將不起作用。內(nèi)部看門狗在MCU死鎖時將失效。
[0006]2、外部看門狗喂狗引腳設(shè)計為低電平有效或高電平有效，當(dāng)MCU死機時喂狗腳的狀態(tài)是不定的。如果與外部看門狗喂狗引腳的有效電平一致，將導(dǎo)致外部看門狗失效。
[0007]3、外部看門狗喂狗條件簡單，一般為高低電平變化即可，在系統(tǒng)受到干擾或MCU軟件異常時容易錯誤的產(chǎn)生喂狗條件，使外部看門狗不能正常工作。
[0008]4、外部看門狗復(fù)位信號直接連接到MCU的復(fù)位腳上，在MCU死鎖時，MCU已經(jīng)內(nèi)部保護起來，通過該引腳已經(jīng)不能正常復(fù)位MCU。
[0009]5、外部看門狗為與MCU復(fù)位腳配合使用，復(fù)位電平有效時間都比較短，一般在毫秒級，不適合用于進行斷電復(fù)位。系統(tǒng)中都含有較大的電容，毫秒級的停電不能有效的將存儲的電量消耗掉，因此不能實現(xiàn)斷電復(fù)位。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型的目的在于提供一種可靠的微控制器異常強制復(fù)位的看門狗電路，使MCU不管在軟件跑飛和死鎖情況下，均能有效的對系統(tǒng)進行復(fù)位，從而保證系統(tǒng)、產(chǎn)品的可靠運行。
[0011]本實用新型所述的微控制器異常強制復(fù)位的看門狗電路，包括第一⑶4017計數(shù)器模塊，第二 CD4017計數(shù)器模塊，555振蕩器電路模塊和電平轉(zhuǎn)換電路模塊；
[0012]所述電平轉(zhuǎn)換電路，用于將MCU輸入的喂狗信號的電壓轉(zhuǎn)換成與第一 CD4017計數(shù)器相匹配的電壓，其輸入端連接MCU喂狗信號的輸出腳，其輸出端連接第一 CD4017計數(shù)器模塊的脈沖輸入腳(CLK腳)，將經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后的喂狗信號輸入到第一⑶4017計數(shù)器模塊；
[0013]所述555振蕩器電路模塊，用于生成周期性的脈沖信號，并將生成的脈沖信號輸送到第一⑶4017計數(shù)器模塊的復(fù)位腳(RST腳)和第二⑶4017計數(shù)器模塊的脈沖輸入腳(CLK 腳)；
[0014]所述第一⑶4017計數(shù)器模塊，其脈沖輸入腳(CLK腳)連接電平轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，復(fù)位腳(RST腳)則與555振蕩器電路模塊的輸出端連接，其數(shù)據(jù)輸出腳Q8腳則連接到第二 CD4017計數(shù)器模塊的復(fù)位腳(RST腳)；其將十個喂狗脈沖，轉(zhuǎn)成一個脈沖信號提供給第二計數(shù)器作為復(fù)位信號；
[0015]第二⑶4017計數(shù)器模塊，其頻率輸入腳(CLK腳)連接555振蕩器電路模塊的輸出端，其復(fù)位腳(RST腳)連接第一 CD4017技術(shù)器模塊的數(shù)據(jù)輸出腳Q8，其數(shù)據(jù)輸出腳Q9則連接到控制MCU工作的電源電路，通過電源電路控制對MCU的供電和停電；其接收555振動器電路模塊的脈沖信號和第一 CD4017計數(shù)器模塊的復(fù)位信號，控制MCU的供電和停電。
[0016]555振蕩器電路模塊，可以產(chǎn)生任意占空比和周期的脈沖信號，該脈沖信號為第二⑶4017計數(shù)器模塊提供脈沖輸入，同時每個脈沖的高電平將第一⑶4017計數(shù)器模塊復(fù)位，第一⑶4017計數(shù)器模塊的RST腳高電平有效。
[0017]當(dāng)?shù)诙?017計數(shù)器模塊的復(fù)位腳(RST)始終保持低電平，即未執(zhí)行有效的喂狗時，555振蕩器電路模塊產(chǎn)生的連續(xù)9個脈沖可使第二 CD4017計數(shù)器模塊的數(shù)據(jù)輸出腳Q9從低電平變?yōu)楦唠娖?，此時MCU電源電路可關(guān)斷MCU的供電，看門狗執(zhí)行斷電功能。延時到555振蕩器電路模塊的一個周期后，產(chǎn)生的第10個脈沖可使第二⑶4017計數(shù)器模塊的數(shù)據(jù)輸出腳Q9從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時MCU電源電路對MCU及其它元件將重新上電，此時看門狗執(zhí)行完斷電復(fù)位功能。MCU正常運行時要在555振蕩器電路模塊輸出低電平的時間內(nèi)連續(xù)通過喂狗信號輸入腳(WatchDog)向看門狗電路輸入10個脈沖，使第一⑶4017計數(shù)器模塊的數(shù)據(jù)輸出腳Q8產(chǎn)生I個高電平脈沖，該高電平脈沖施加到第二 CD4017計數(shù)器模塊的復(fù)位腳(RST)使第二⑶401