“看门狗”技术在某型相机导航数据接口板中的应用

    在某型航空相机中, 通过 429 总线数据接口板与任务机通讯接收相关数据和控制指令, 同时与相机主板通过并口通讯交换数据, 这样一来, 如果接口板程序陷入“死机”或“死循环”状态, 那么整个相机系统将无法正常运行, 因此, 必须尽早发现故障并采取补救措施。本设计系统中采用了软件与硬件相结合的“看门狗”技术。

    1 系统中的硬件“看门狗”

    专用硬件看门狗是指一些集成化的或集成在单片机内的专用看门狗电路, 实际上它是一个特殊的定时器, 当定时时间到时发出溢出脉冲。从实现角度上看, 该方式是一种软件与外部专用电路相结合的技术, 硬件电路连接好以后, 在程序中适当地插入一些看门狗复位指令(即“喂狗”指令), 保证程序正常运行时看门狗不溢出; 而当程序运行异常时, 看门狗超时发出溢出脉冲, 并通过单片机的 RESET 引脚使单片机复位。在这种方式中, 看门狗能否可靠有效地工作, 与硬件组成及软件的控制策略都有密切的关系。

    该系统采用 Maxim 公司推出的内有“看门狗”(Watchdog) 定时器的 MAX813L 型双列直插式微处理器, 其引脚排列如图 1 所示。

    图 2 示出 MAX813L“看门狗”定时器的时序。WDI 为“看门狗”的输入端, 用来启动 Watchdog 使定时器开始计数。当 RESET 有效或 WDI 输入为高阻态时, Watchdog 定时器被清零且不计数。当复位信号变为低电平且 WDI 电平发生变化( 上升沿变化或下降沿变化)时, 定时器开始计数。Watchdog 一旦被驱动, 若在 1.6s 内不再重新触发 WDI, 或 WDI 不是高阻态也无复位信号时, 定时器将发生计数溢出,使 WDO 变为低电平。通常, Watchdog 可使 CPU 摆脱“死循环”的困境, 因为陷入死循环后就不可能发出 WDI 脉冲, 最多经过 1.6s 后, 发出 WDO 信号。

    图 3 为实际应用接口板时的“看门狗”硬件连接, 其中 MAX813L 的 1 脚与 8 脚相连, 7 脚接 CPU的复位脚, 6 脚与 CPU 的 P1.7 相连。在软件设计中,P1.7 不断输出脉冲信号(“喂狗”指令), 如因某种原因 CPU 进入死循环, 则 P1.7 无脉冲输出, 经 1.6s后, MAX813L 的 8 脚输出低电平, 将该低电平加到1 脚, MAX813L 则产生复位输出, 使 CPU 有效复位,CPU 从而摆脱死循环的困境。另外, 当电源电压低于门限值(4.65V) 时, MAX813L 也产生复位输出, 使CPU 处于复位状态, 不执行任何指令, 直至电源电压恢复正常, 可有效防止电源电压较低时 CPU 产生错误的动作。以下是系统的“喂狗”函数。

    Sbit WDI=P1.7;