基于X25045的新型看門(mén)狗電路設(shè)計(jì)

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

　　前言

　　工控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，通常都會(huì)遇到各種各樣的現(xiàn)場(chǎng)干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。看門(mén)狗（Watchdog）電路是自行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門(mén)狗電路。在8096系列單片機(jī)和增強(qiáng)型8051系列單片機(jī)中，該系統(tǒng)已經(jīng)做在芯片內(nèi)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(tǒng)仍在使用廉價(jià)的普通型8051系列單片機(jī)，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(tǒng)需要出讓一個(gè)定時(shí)器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門(mén)狗系統(tǒng)也癱瘓。硬件看門(mén)狗是真正意義上的“程序運(yùn)行監(jiān)視器”，如計(jì)數(shù)型的看門(mén)狗電路通常由555多諧振蕩器、計(jì)數(shù)器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統(tǒng)電路較為復(fù)雜，運(yùn)行不夠可靠。

　　X25045芯片簡(jiǎn)介

　　X25045是美國(guó)Xicor公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化8腳集成電路，它將EEPROM、看門(mén)狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對(duì)印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)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(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出；

　　SI：串行輸入，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)或命令寫(xiě)入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出；

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

　　Vss：地；

　　Vcc：電源電壓；

　　RESET：復(fù)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(shè)計(jì)及編程

　　X25045硬件連接圖如圖2所示。X25045芯片內(nèi)包含有一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，可通過(guò)軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間。在看門(mén)狗定時(shí)器預(yù)置的時(shí)間內(nèi)若沒(méi)有總線活動(dòng)，則X25045將從RESET輸出一個(gè)高電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)微分電路C2、R3輸出一個(gè)正脈沖，使CPU復(fù)位。圖2電路中，CPU的復(fù)位信號(hào)共有3個(gè)：上電復(fù)位（C1、R2），人工復(fù)位（S、R1、R2）和Watchdog復(fù)位（C2、R3），通過(guò)或門(mén)綜合后加到RESET端。C2、R3的時(shí)間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@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(yù)置時(shí)間是通過(guò)X25045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)設(shè)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(shè)置有關(guān)。

　　表2 X25045狀態(tài)寄存器

　　WD1＝0，WD0=0，預(yù)置時(shí)間為1.4s。

　　WD1＝0，WD0=1，預(yù)置時(shí)間為0.6s。

　　WD1＝1，WD0=0，預(yù)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(zhǎng)短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(zhǎng)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(yuǎn)達(dá)不到預(yù)置時(shí)間，系統(tǒng)就不會(huì)復(fù)位而正常工作。當(dāng)系統(tǒng)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(zhǎng)到預(yù)置時(shí)間，迫使系統(tǒng)復(fù)位。