微控制器的抗干擾軟件編程方法

二、看門(mén)狗電路

一個(gè)看門(mén)狗電路通常被描述成一塊在有規律的時(shí)間間隔中進(jìn)行更新的硬件,該更新必須由微控制器或是使微控制器重新啟動(dòng)的電路來(lái)完成。一個(gè)外部的看門(mén)狗電路是最好的,因為它不依賴(lài)微控制器,如果微控制器發(fā)生故障需要看門(mén)狗更新,則該電路將給出reset信號使微控制器重新啟動(dòng)。一個(gè)看門(mén)狗通常由一個(gè)硬件定時(shí)器構成,如果沒(méi)有來(lái)看微控制器的更新或是報告信息,該定時(shí)器將會(huì )溢出。一個(gè)簡(jiǎn)單的看門(mén)狗電路如圖4。

在加電的POR時(shí)延內,微控制器將保持在復位狀態(tài)。時(shí)鐘可以來(lái)自一個(gè)外部源或是來(lái)自用于微控制器的晶振的一個(gè)脈沖。當該微控制器處于復位狀態(tài)時(shí),輸入/輸出引腳就成為輸入,而此時(shí)計數器也開(kāi)始運作。如果Q是0,那么C1就會(huì )被充電,而微控制器將會(huì )跳離復位狀態(tài)。

微控制器的首要任務(wù)是給出一個(gè)小脈沖來(lái)重啟計數器到一個(gè)已知的時(shí)間溢出值,微控制器上的I/O端口形成交流耦合,目的在于保證只有邊沿觸發(fā)才能重新發(fā)計數器。這樣就保證了一個(gè)恒定的直流電平將不會(huì )有效作用于微控制器或看門(mén)狗。該微控制器必須在Q跳為1之前發(fā)送一個(gè)小的脈沖,以保證微控制器不被復位（正常情況下該操作至少需要兩個(gè)微控制器的軟件指令）。還有一個(gè)可供選擇的方法就是微控制器在晶片上具有內嵌看門(mén)狗電路。例如Motorola 的MC68HC705C8就有它自身的看門(mén)狗,由一個(gè)可編程計數器組成,該計數器大約在每32768時(shí)鐘周期就要被刷新一次,或是它將在內部產(chǎn)生一個(gè)清零指令。

CM1,0位通常用來(lái)選擇一個(gè)暫停周期（也就是CPU的時(shí)鐘被2 15,2 17,2 19,2 21 所劃分）。COPE位是只寫(xiě)一次的而且一旦看門(mén)狗有效,就不會(huì )停止,只有重啟才能停止看門(mén)狗的動(dòng)作。COPF位是通知用戶(hù)的標志,它通知用戶(hù)前一次的重啟的由于看門(mén)狗的時(shí)溢或是其它原因所引起。刷新看門(mén)狗的時(shí)序是在COP重啟寄存器（COPRR）上的兩個(gè)寫(xiě)操作。即該序列是一個(gè)對COPRR進(jìn)行$55寫(xiě)操作后緊跟$AA的寫(xiě)操作。

不是所有的微控制器都有看門(mén)狗電路的,但是在一些設計中,設計者能夠用未使用的中斷來(lái)執行它自己的看門(mén)狗功能。舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)MC68HC05P1沒(méi)有看門(mén)狗,但是有一個(gè)16bit可自由運行的計時(shí)器。有3種可能的方式,使該計時(shí)器能夠產(chǎn)生一個(gè)中斷。這3種方式是：

1）一個(gè)從FFFF向0000溢出的定時(shí)器。

2）一個(gè)輸出比較,16bit寄存器和定時(shí)器的值的比較。

3）對TCAP端口的上升或下降邊沿的一個(gè)輸入捕捉。

如果此輸出比較（Output Compare)中斷不能被執行,則其將被當做假的看門(mén)狗。在這種情況下,定時(shí)器將與輸出比較（output compare)寄存器作個(gè)比較,以檢驗系統是否都正常。如果系統運行正確,那么將執行一個(gè)中斷返回。如果有不正常情況,那么堆棧指針的復位和一個(gè)往初始化程序的跳轉將會(huì )執行。該系統檢驗可以是前述的標志通過(guò)程序。

在一個(gè)程序里,看門(mén)狗更新（watchdog updates）最優(yōu)選位置的選擇不是一個(gè)簡(jiǎn)單的事情,一般說(shuō)來(lái),是結束程序時(shí)的最后進(jìn)程。通常用戶(hù)需要測試軟件流程和所有的中斷程序和子程序的時(shí)序,關(guān)鍵的和非關(guān)鍵的應用。在所有的程序中進(jìn)行看門(mén)狗惻新是最好的,但是由于微控制器有很長(cháng)的程序和很多的芯片功能,因此這樣是很難做到的。如果可能的話(huà),看門(mén)狗刷新程序不應該被放在中斷或是子程序中。原則上應該直接放入主程序中。要注意的是刷新速率不要太大,否則將使失控狀態(tài)恢復的幾率下降。