一種新的單片機“看門(mén)狗”電路軟件設計方法

隨著(zhù)MCS-51系列單片機的發(fā)展，其芯片價(jià)格在不斷下降，但同時(shí)也帶來(lái)了單片機芯片的抗干擾問(wèn)題，該問(wèn)題可能導致一些智能型儀器儀表單片機工業(yè)控制系統發(fā)生“死機”。筆者通過(guò)近幾年的設計實(shí)踐及不斷試驗，總結了一套可靠的“看門(mén)狗”硬件電路及軟件設計方法。由于一些專(zhuān)業(yè)期刊曾經(jīng)刊登過(guò)許多關(guān)于“看門(mén)狗” 硬件電路構成的文章，同時(shí)也詳細的關(guān)于“看門(mén)狗”電路非正常失效故障原因的分析及針對性軟件設計技巧[1]，本文給出了一個(gè)采用MAX706和89C52 構成的“看門(mén)狗”硬件電路，并且從新的角度說(shuō)明了如何確保“看門(mén)狗”電路的正常工作，同時(shí)給出了它的軟件設計方法。

1 “看門(mén)狗”硬件電路簡(jiǎn)述

現以MAX706監控電路為例（見(jiàn)圖1）來(lái)說(shuō)明“看門(mén)狗”硬件電路的工作過(guò)程，我們知道，MAX706是一種性能優(yōu)良的低功耗CMOS監控電路芯片，其內部電路由上電復位、可重觸發(fā)“看門(mén)狗”定時(shí)器及電壓比較器等組成[2]。MAX706只要在1.6秒時(shí)間內檢測到WCI引腳有高低電平跳變信號，則“看門(mén)狗”定時(shí)器清零并重新開(kāi)始計時(shí)；若超出1.6秒后，WCI引腳仍無(wú)高低電平跳變信號，則“看門(mén)狗”定時(shí)器溢出，WDO引腳輸出低電平，進(jìn)而觸發(fā)MR手動(dòng)復位引腳，使MAC706復位，從而使“看門(mén)狗”定時(shí)器清零并重新開(kāi)始計時(shí)，WDO引腳輸出高電平，MAX706的RST復位輸出引腳輸出大約200毫秒寬度的低電平脈沖，使單片機控制系統可靠復位，重新投入正常運行。

2 “看門(mén)狗”電路軟件設計方法

以往的“看門(mén)狗”電路復位指令（即“喂狗”）一般總是插入在主程序中，而且“喂狗”指令一般是脈沖式，可以連續用兩條取反指令（如CPL P1.0）。這是因為一般情況下，程序跑飛或者陷入“死循環(huán)”時(shí)，中斷功能可能不受影響，CPU仍能象正常運行時(shí)一樣響應和執行中斷子程序。這時(shí)如果中斷子程序中插有“喂狗”指令，則“看門(mén)狗”定時(shí)器始終處于正常無(wú)溢出狀態(tài)，無(wú)法對已經(jīng)混亂的微機系統重新啟動(dòng)以投入正常運轉狀態(tài)。

在主程序中適當插入“喂狗”指令，大多數場(chǎng)合的單片機系統都能夠比較可靠地工作。但是有一種特殊情況，即中斷響應功能已經(jīng)失效，而主程序仍然能夠正常運行，這時(shí)“看門(mén)狗”電路對恢復單片機系統正常工作時(shí)無(wú)能為力的。例如：當程序正在執行中斷子程序時(shí)，系統突然受到強烈干擾，程序跑飛，而且PC指針剛好落在主程序的指令字節上，堆棧也不溢出，使主程序能夠繼續正常運行。這時(shí)“看門(mén)狗”的“喂狗”動(dòng)作正常，而中斷再也不法響應了。這時(shí)因為在MCS-51的中斷系統中有兩個(gè)不可尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，分別指標兩級中斷響應狀態(tài)。當CPU響應中斷時(shí)，首先置位相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器能指出CPU正在處理的中斷優(yōu)先級別），這時(shí)會(huì )屏蔽掉同級別的所有中斷申請，直到執行RETI指令時(shí)，才由CPU硬件清零該優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，從而使以后的中斷請求能被正常地響應[3]。如果響應中斷后而不執行RETI指令，那么同級別中斷申請就不會(huì )被響應了。