Watchdog在8XC552系列單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言

Philips公司的8XC552單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)而廣泛地使用在工業(yè)控制、DCS控制和智能儀器等領(lǐng)域。筆者在智能配電監(jiān)測(cè)儀的研制過程中，雖然采取了相應(yīng)的抗干擾措施，但由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中電磁場(chǎng)、電網(wǎng)尖峰、諧波、浪涌及雷電輻射等影響，仍有可能出現(xiàn)程序死循環(huán)、跑飛等失控現(xiàn)象。為此，筆者采用Watchdog技術(shù)保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，通常 Watchdog技術(shù)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可分為軟件Watchdog和硬件Watchdog。Philips公司的8XC552、Intel的8098、 Motorala的68C05以及Microchip的16C5X系列單片機(jī)本身已帶有軟件Watchdog功能，因此，只要硬件接法正確，在軟件設(shè)計(jì)中調(diào)用相應(yīng)語句進(jìn)行啟動(dòng)即可。

2硬件組成原理

2．1系統(tǒng)工作原理

圖1所示是87C522單片機(jī)用于智能型配電儀的連接電路，本智能配電儀中的87C552為主控芯片，該芯片除具有三個(gè)16位定時(shí)器T0、T1及T2 外，還有一個(gè)專作監(jiān)視8位定時(shí)器、簡(jiǎn)稱 WDT（WatchdogTimer）的T3定時(shí)器。因?yàn)槲⒖刂破饔袝r(shí)會(huì)受噪音、射頻干擾等環(huán)境因素的影響而導(dǎo)入錯(cuò)誤的運(yùn)行狀態(tài)。監(jiān)視定時(shí)器的功能就是在某特定的時(shí)限內(nèi)使微控制器復(fù)位，從而將其從錯(cuò)誤的狀態(tài)中恢復(fù)過來以重新開始正常運(yùn)行。當(dāng)T3用作Watchdog定時(shí)器并由軟件啟動(dòng)計(jì)時(shí)后，如果系統(tǒng)已達(dá)到所設(shè)定的預(yù)定時(shí)間而仍沒有重新啟動(dòng)定時(shí)器，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溢出信號(hào)并停止計(jì)時(shí)，表明系統(tǒng)出現(xiàn)異常。CPU可以對(duì)定時(shí)器重新啟動(dòng)、清零、設(shè)定計(jì)時(shí)值等操作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，CPU將周期性地重新啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)然其啟動(dòng)周期應(yīng)小于定時(shí)器的設(shè)定值，以保證定時(shí)器始終不能產(chǎn)生溢出信號(hào)。而當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)，由于 CPU不能周期性地啟動(dòng)定時(shí)器，因而定時(shí)器將產(chǎn)生溢出信號(hào)，以強(qiáng)迫CPU恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2．2 Watchdog的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理

監(jiān)視定時(shí)器的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。它的核心為一8位定時(shí)器，其前級(jí)是一個(gè)11位定標(biāo)器。后者的輸入信號(hào)為fosc／12，即定標(biāo)器對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)。這樣，每過2個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器T3的值便增加1000次。若用16MHz或24MHz晶體振蕩器，則監(jiān)視定時(shí)器的增值間隔將分別為1．536ms 和1．024ms；其相應(yīng)的最大溢出周期分別為393．216ms和262．144ms。

當(dāng)監(jiān)視定時(shí)器溢出時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部復(fù)位脈沖以使8XC552復(fù)位。由圖2可以看出，T3溢出時(shí)，RST引腳內(nèi)側(cè)的晶體管因柵極出現(xiàn)一個(gè)負(fù)脈沖而瞬時(shí)導(dǎo)通，從而在RST引腳上輸出一個(gè)復(fù)位正脈沖，其寬度為3個(gè)機(jī)器周期。如果RST引腳外接電容，則這么窄的輸出脈沖可能遭到破壞，因?yàn)殡娙莶辉试S RST引腳電壓產(chǎn)生突變，但這不會(huì)影響到內(nèi)部復(fù)位操作。

3調(diào)試中的常見問題及其解決方法

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，有可能出現(xiàn)閃屏、無法顯示以及顯示雜亂等現(xiàn)象，現(xiàn)將這些問題的解決方法介紹如下：