看门狗定时器的设计、工作原理及看门狗定时器的操作

看门狗定时器(WDT，Watch Dog TImer)是单片机的一个组成部分，它实际上是一个计数器，一般给看门狗一个数字，程序开始运行后看门狗开始倒计数。如果程序运行正常，过一段时间CPU应发出指令让看门狗复位，重新开始倒计数。如果看门狗减到0就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。

为了给初学者一个系统的概念，先介绍一下看门狗的基本概念。当嵌入式系统运行时受到外部干扰或者系统错误，程序有时会出现“跑飞”，导致整个系统瘫痪。为了防止这一现象的发生，在对系统稳定性要求较高的场合往往要加入看门狗(WATCHDOG)电路。看门狗的作用就是当系统“跑飞”而进入死循环时，恢复系统的运行。

看门狗定时器的功能作用

看门狗定时器(WDT，Watch Dog TImer)是单片机的一个组成部分，在单片机程序的调试和运行中都有着重要的意义。它的主要功能是在发生软件故障时，通过使器件复位(如果软件未将器件清零)将单片机复位。也可以用于将器件从休眠或空闲模　　看门狗定时器对微控制器提供了独立的保护系统，当系统出现故障时，在可选的超时周期之后，看门狗将以RESET信号作出响应，像x25045就可选超时周期为1.4秒、600毫秒、200毫秒三种。当你的程序死机时，x25045就会使单片机复位。

大多数看门狗定时器IC产生一个单一的，有限的输出脉冲持续时间当看门狗超时。这适用于触发复位或中断微处理器，但有些应用需要输出(故障指示灯)的锁存器。

考虑到安全性问题，汽车电子系统需要监控电路监测故障容限或安全性。看门狗定时器可理想满足这类需求，通过对微控制器正常工作条件下产生的周期脉冲进行检测，侦测电路或?C的失效状态，一旦发生故障可立即切换到备份/冗余系统。式唤醒。

看门狗工作原理

1. 其基本原理为：设本系统程序完整运行一周期的时间是Tp，看门狗的定时周期为TI，TI》Tp，在程序运行一周期后就修改定时器的计数值，只要程序正常运行，定时器就不会溢出，若由于干扰等原因使系统不能在Tp 时刻修改定时器的计数值，定时器将在Ti 时刻溢出，引发系统复位，使系统得以重新运行，从而起到监控作用。

2. 在一个完整的嵌入式系统或单片机小系统中通常都有看门狗定时器，且一般集成在处理器芯片中，看门狗实际上就是一个定时器，只是它在期满后将自动引起系统复位。

使用时，WDT将递增，直到溢出，或称“超时”。除非处于休眠或空闲模式，WDT 超时会强制器件复位。为避免WDT超时复位，用户必须定期用PWRSAV 或CLRWDT 指令将看门狗定时器清零。如果WDT 在休眠或空闲模式下超时，器件将唤醒并从PWRSAV 指令执行处继续执行代码。在上述两种情况下，WDTO 位(RCON《4》)都会置1，表示该器件复位或唤醒事件是由于WDT超时引起的。如果WDT 将CPU从休眠或空闲模式唤醒，“休眠”状态位(RCON《3》)或“空闲”状态位(RCON《2》)也会置1，表示器件之前处于省电模式。

在正常操作期间，一次WDT超时溢出将产生一次器件复位。当器件处于休眠状态时，一次WDT超时溢出将唤醒器件，使其继续正常操作(即称作WDT 唤醒)。对WDTE 设置位清零可以永久性地关闭WDT。

后分频器分配完全是由软件控制，即它可在程序执行期间随时更改。

为避免发生不可预测的器件复位，当从Timer0 预分频器的分配改为WDT 后分频器的分配时，必须执行下列指令序列。即使WDT 被禁止，也要执行这个指令序列。

由看门狗WDT引发系统复位的电路结构等效图如图所示。从该图中可以看出，只有当状态信号SLEEP=1，即单片机处于非睡眠状态时，看门狗超时溢出才会引发单片机的复位操作。而在单片机处于睡眠状态，即状态信号SLEEP=0时，看门狗超时溢出会唤醒单片机

看门狗就是一个用独立时钟源提供的脉冲进行累加计数的计数器，无需任何外部元件。独立的RC时钟信号源是指RC振荡器与OSC1(ULKIIN)引脚的外接RC振荡器，OSC1和OSC2外接晶体振荡器/陶瓷谐振器构成的单片机系统时钟是分离的。这就意味着，即使单片机进入系统时钟停振的睡眠状态，监视定时器WDT仍然能够运行。

在单片机执行程序期间，一次看门狗WDT超时溢出，将使单片机产生复位操作(称为WDT复位)。如果单片机处于睡眠状态，一次看门狗WDT超时溢出将使单片机被唤醒，恢复正常运行状态，并且继续执行在进入睡眠之前被搁置的程序(称为WDT唤醒)。

每次看门狗超时溢出，都会使得状态寄存器STATUS中的了T0位被清0，以记录曾经发生的这次看门狗溢出事件，供作程序查询判断用。

即当WDTE=0时，看门狗WDT将被永久禁止;当WDTE=1时，看门狗WDT将被永久启用。就是说，只要WDTE被定义成1，以后在用户程序中将再也无法禁止看门狗的运行。

若想不让看门狗WDT发生超时溢出，在用户程序中只能不停地、周期性地将看门狗计时器清0，使它不会因计数到超过最大值而溢出。

看门狗计时器的计时周期取决于独立RC振荡源的频率和计时器的宽度，同时在一定程度上受到工作电压、环蟑温度、制作工艺等因素的影响。

另外，看门狗的超时周期还可以借助于分频器以及分频器的分频比，在一定范围内改变和延长。分频器是否配置给看门狗使用，可以通过用户程序定义选项寄存器OPTION KEG的PSA位进行设置。

看门狗设计原理

在看门狗( watchdog timer)，是一个定时器电路， 一般有一个输入，叫喂狗(kicking the dog or service the dog)，一个输出到MCU的RST端，MCU正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给WDT清零，如果超过规定的时间不喂狗，(一般在程序跑飞时)，WDT 定时超过，就会给出一个复位信号到MCU，使MCU复位。 防止MCU死机。 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。 出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称“看门狗”(watchdog))集成电路(MAX*9)的基础上，该电路提供了响应的输入脉冲流损失锁存故障指示。该电路可以监控风扇(上风扇的转速输出计算)，振荡电路，或一个微处理器软件执行。[!--empirenews.page--]

一个简单的电路提供了响应的输入脉冲流损失锁存故障指示。在μP-supervisor/watchdog集成电路(MAX*9)的基础上，该电路用于监测风扇(在风扇的转速输出计算)，振荡电路，或一个合适的微处理器软件执行。

在上电期间，低电平有效复位仍然很低，直到VCC的稳定和复位超时时间到期。电容器C通过R，直到FET的栅极电压达到阈值(电压VTH)，它开启了场效应管，使锁存能力。为了防止误触发，你应该设置RC延迟的时间远远超过了复位超时。

WDI输入(引脚6)必须按切换电容器CSWT设立最低速率。如果这没有发生，低电平有效复位变低，在LED指示灯，在连接和低拉复位，从而锁定低电平复位。该电路仍然有效，直到你循环VCC或推开关在此条件。要么关闭FET的行动，并允许重置变高。

为了监测风扇开漏测速信号，从世界发展指标10kΩ的连接到VCC(引脚8)上拉电阻器。由于风扇需要一些时间来旋转起来，看门狗电路需要为一个短暂的延迟时间间隔停用。您可以通过将本延迟电容(C2)从对地复位。请注意，此延迟必须小于上述RC延迟，或低电平有效复位锁存过早会较短。

对于一个风扇监控，对CSWT值设置最大转速脉冲周期根据公式5.06×106 × CSWT，其中在几秒钟内CSWT。如果转速低于这个阈值时，低电平有效复位输出低和插销。

看门狗定时器的操作

在正常操作期间，一次WDT 超时溢出将产生一次器件复位。如果器件处于休眠状态，一次WDT超时溢出将唤醒器件，使其继续正常操作(即称作WDT 唤醒)。对WDTE 设置位清零可以永久性地关闭WDT。

后分频器分配完全是由软件控制，即它可在程序执行期间随时更改。

为避免发生不可预测的器件复位，当从Timer0 预分频器的分配改为WDT 后分频器的分配时，必须执行下列指令序列。即使WDT 被禁止，也要执行这个指令序列。

如图所示是看门狗定时器的功能框图。

S3C44B0X看门狗定时利用MCLK作为时钟源，经过8位的预分频和4选1的2位分割之后得到所需频率。预分频值和频率分割值在看门狗定时器控制寄存器WTCON中配置，有效的预分频值范围为0～28-1，频率分割系数可选为16、32、64或128。使用下列公式计算看门狗定时频率和每个定时器时钟周期值。

twatchdog=1/MCLK/(预分频值+1)/分频系数

看门狗定时器使能后，WTDAT(看门狗定时器数据寄存器)不能自动装入WTCNT(看门狗定时计数寄存器)。因此，在看门狗定时器开始工作前，初值必须写到看门狗定时计数寄存器WTCNT中。