单片机- 嗨，情人节请记得喂狗

正文：

在软件开发过程中，我们希望软件可以运行无误。但是常常事与愿违，程序经常跑飞，或者卡死。原因有很多，有可能是因为软件系统设计的原因，或者外部传感器的失效，再或者是程序的Bug等。为了防止程序在出现问题之后，可以顺利复位和重启，攻城狮的好朋友，看门狗应运而生。

看门狗的工作原理是，主程序需要在规定的时间内，对看门狗进行一定的操作，让看门狗知道，主程序还在正常运行。而这个操作，程序媛称为喂狗，而程序猿叫踢狗。因人而异，意思都是一样的。狗还是那个狗。自古就有的舔狗。

下面我们来看一下看门狗的种类：

- 普狗 （普通的看门狗）

- 窗户狗

- 问答狗

普通的看门狗，以下简称普狗，普狗养起来比较糙，只需要单片机在规定时间段踢一脚就好，具体怎么踢，因单片机和外部电路而异，新一代有功能安全需求之后的单片机集成了内部看门狗，需要一定的指令来喂狗，比如英飞凌的Aurix，就需要两个不同的步骤，首先需要一个密码写入操作，之后还需要在规定时间内完成密码验证操作才可以完成喂狗操作。如果不在规定时间或者不按正确的步骤踢，就会被狗咬，进而重启系统。外部电路的普狗通常的操作是通过对单片机引脚的拉高拉低进行喂狗操作。古董级的单片机如果没有普狗外设的话，需要用一个本就为数不多的定时器实现。在主程序超时之后，定时器中断服务程序通过无条件转移指令把PC的值指向初始化函数入口。此处就不展开谈普狗了。

窗户狗：窗户狗的意思是用户软件需要在规定的窗口时间内喂狗，如果太早和太晚，都会被狗咬，进而重启系统。

窗户狗相比于普狗的好处在于，如果主程序程序错误恰好卡死在踢狗程序的话，普狗是没法识别的，因为一直在喂，就算把普狗撑死了也没法识别。

窗户狗，内部实现原理大同小异，基本是一个定时器的两个Channel，一个负责对主程序时间的监控，比如100ms，另一个负责对时间窗口的比较。比如在100ms内的90-100ms内允许用户程序踢狗。

问答狗：问答狗的花样就比较多了，通常以独立的外部芯片为主，也有单片机自带的问答狗外设。在工业界的应用也较广泛。以下我们举个例子详细说明：

TI TPS6594 PMIC， 这个芯片主要用于供电电路的设计，但是在上面集成了看门狗功能。

如图所示，问答狗通过通讯协议（SPI或者I2C）跟外部相连，目的是为了和用户交换信息。进而进行一问一答，这也是为什么我给他起名叫问答狗的原因。较真来说，一问一答是不对的，根据不同的问答狗芯片的设计，可能不止一问一答。但是基本的目的和实现逻辑是，问答狗通过跟主程序的信息交换，来验证不仅仅是程序执行时间这一个简单的需求，程序员有多大胆，它就有多大产。具体的应用比如可以为，验证不同软件模块或者函数的执行顺序，验证数据的处理顺序，验证访问客户的真实性等等。

德仪这个芯片的实现方式如下图所示：

单片机通过 SPI 或者 I2C来首先从问答狗拿到问题，然后在规定的第一个时间窗户内，发送根据这个问题计算好的三个回答，然后在第二个时间窗口内，发送第四个回答。只要任何一个回答错误或者回答的时间窗口期没有吻合的话，问答狗就会通过拉低单片机的 Reset 引脚进行重启。具体问题和回答的计算，此处就不展开了，每个芯片厂家的实现方式不一样。常用的是CRC计算。感兴趣的朋友可以自行了解或者留言提问。

后言：各种看门狗层出不穷，每个厂商都在争奇斗艳的推出不同的功能，但是究其根本原因，市场需求的爆发是因为法律法规的推进，比如本公众号的另一个系列，功能安全系列，到底啥玩意是功能安全-3

在ASIL C/D 的系统里，就规定了对于看门狗的要求. 比如说独立的时间和检查程序执行顺序等。如下图， 喜欢的朋友也可以追一下功能安全系列

文末：

不知道为何，突然从看门狗想到了这两句话：

狗彘食人食而不知检，涂有饿莩而不知发《寡人之于国也》

有同感的朋友不妨慷慨解囊， 感谢一贯的支持。

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