基于X25045的新型看門(mén)狗電路設計

看門(mén)狗（Watchdog）電路是嵌入式系統需要的抗干擾措施之一。本文用X25045芯片設計了一種新的看門(mén)狗電路，具有體積小、占用I/O口線(xiàn)少和編程方便的特點(diǎn)，可廣泛應用于儀器儀表和各種工控系統中。

　　前言

　　工控系統在運行時(shí)，通常都會(huì )遇到各種各樣的現場(chǎng)干擾，抗干擾能力是衡量工控系統性能的一個(gè)重要指標。看門(mén)狗（Watchdog）電路是自行監測系統運行的重要保證，幾乎所有的工控系統都包含看門(mén)狗電路。在8096系列單片機和增強型8051系列單片機中，該系統已經(jīng)做在芯片內部，用戶(hù)只要用軟件開(kāi)放它就可以，使用很方便。但目前工控系統仍在使用廉價(jià)的普通型8051系列單片機，則看門(mén)狗電路必須由用戶(hù)自己建立。

　　看門(mén)狗電路一般有軟件看門(mén)狗和硬件看門(mén)狗兩種。軟件看門(mén)狗不需外接硬件電路，但系統需要出讓一個(gè)定時(shí)器資源，這在許多系統中很難辦到，而且若系統軟件運行不正常，可能導致看門(mén)狗系統也癱瘓。硬件看門(mén)狗是真正意義上的“程序運行監視器”，如計數型的看門(mén)狗電路通常由555多諧振蕩器、計數器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統電路較為復雜，運行不夠可靠。

　　X25045芯片簡(jiǎn)介

　　X25045是美國Xicor公司的生產(chǎn)的標準化8腳集成電路，它將EEPROM、看門(mén)狗定時(shí)器、電壓監控三種功能組合在單個(gè)芯片之內，大大簡(jiǎn)化了硬件設計，提高了系統的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統功耗，是一種理想的單片機外圍芯片。X25045引腳如圖1所示。

　　圖1 X25045引腳圖

　　其引腳功能如下。

　　CS：片選擇輸入；

　　SO：串行輸出，數據由此引腳逐位輸出；

　　SI：串行輸入，數據或命令由此引腳逐位寫(xiě)入X25045；

　　SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數據或命令寫(xiě)入，下降沿將數據輸出；

　　WP：寫(xiě)保護輸入。當它低電平時(shí)，寫(xiě)操作被禁止；

　　Vss：地；

　　Vcc：電源電壓；

　　RESET：復位輸出。

　　X25045在讀寫(xiě)操作之前，需要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表1所示。

　　表1 X25045指令及其含義

　　X25045看門(mén)狗電路設計及編程

　　X25045硬件連接圖如圖2所示。X25045芯片內包含有一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，可通過(guò)軟件預置系統的監控時(shí)間。在看門(mén)狗定時(shí)器預置的時(shí)間內若沒(méi)有總線(xiàn)活動(dòng)，則X25045將從RESET輸出一個(gè)高電平信號，經(jīng)過(guò)微分電路C2、R3輸出一個(gè)正脈沖，使CPU復位。圖2電路中，CPU的復位信號共有3個(gè)：上電復位（C1、R2），人工復位（S、R1、R2）和Watchdog復位（C2、R3），通過(guò)或門(mén)綜合后加到RESET端。C2、R3的時(shí)間常數不必太大，有數百微秒即可，因為這時(shí)CPU的振蕩器已經(jīng)在工作。

　　圖2 X25045看門(mén)狗電路硬件連接圖

　　看門(mén)狗定時(shí)器的預置時(shí)間是通過(guò)X25045的狀態(tài)寄存器的相應位來(lái)設定的。如表2所示，X25045狀態(tài)寄存器共有6位有含義，其中WD1、WD0和看門(mén)狗電路有關(guān)，其余位和EEPROM的工作設置有關(guān)。

　　表2 X25045狀態(tài)寄存器

　　WD1＝0，WD0=0，預置時(shí)間為1.4s。

　　WD1＝0，WD0=1，預置時(shí)間為0.6s。

　　WD1＝1，WD0=0，預置時(shí)間為0.2s。

　　WD1＝1，WD0=1，禁止看門(mén)狗工作。

　　看門(mén)狗電路的定時(shí)時(shí)間長(cháng)短可由具體應用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(cháng)即可。編程時(shí)，可在軟件的合適地方加一條喂狗指令，使看門(mén)狗的定時(shí)時(shí)間永遠達不到預置時(shí)間，系統就不會(huì )復位而正常工作。當系統跑飛，用軟件陷阱等別的方法無(wú)法捕捉回程序時(shí)，則看門(mén)狗定時(shí)時(shí)間很快增長(cháng)到預置時(shí)間，迫使系統復位。