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基于X25045的新型看門狗電路

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作者:重慶三峽學院應用技術(shù)學院 謝輝 時間:2007-11-22 來源:今日電子 收藏

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

前言

    工控系統(tǒng)在運行時,通常都會遇到各種各樣的現(xiàn)場干擾,抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個重要指標。看門狗(Watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運行的重要保證,幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含。在8096系列單片機和增強型8051系列單片機中,該系統(tǒng)已經(jīng)做在芯片內(nèi)部,用戶只要用軟件開放它就可以,使用很方便。但目前工控系統(tǒng)仍在使用廉價的普通型8051系列單片機,則必須由用戶自己建立。

    看門狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路,但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資源,這在許多系統(tǒng)中很難辦到,而且若系統(tǒng)軟件運行不正常,可能導致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。硬件看門狗是真正意義上的“程序運行監(jiān)視器”,如計數(shù)型的看門狗電路通常由555多諧振蕩器、計數(shù)器以及一些電阻、電容等組成,分立元件組成的系統(tǒng)電路較為復雜,運行不夠可靠。

芯片簡介

    是美國Xicor公司的生產(chǎn)的標準化8腳集成電路,它將EEPROM、看門狗定時器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個芯片之內(nèi),大大簡化了硬件設(shè)計,提高了系統(tǒng)的可靠性,減少了對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入X25045;
SCK:串行時鐘輸入,其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入,下降沿將數(shù)據(jù)輸出;
WP:寫保護輸入。當它低電平時,寫操作被禁止;
Vss:地;
Vcc:電源電壓;
RESET:復位輸出。
X25045在讀寫操作之前,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看門狗電路設(shè)計及編程

     X25045硬件連接圖如圖2所示。X25045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器,可通過軟件預置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。在看門狗定時器預置的時間內(nèi)若沒有總線活動,則X25045將從RESET輸出一個高電平信號,經(jīng)過微分電路C2、R3輸出一個正脈沖,使CPU復位。圖2電路中,CPU的復位信號共有3個:上電復位(C1、R2),人工復位(S、R1、R2)和Watchdog復位(C2、R3),通過或門綜合后加到RESET端。C2、R3的時間常數(shù)不必太大,有數(shù)百微秒即可,因為這時CPU的振蕩器已經(jīng)在工作。


圖2 X25045看門狗電路硬件連接圖

    看門狗定時器的預置時間是通過X25045的狀態(tài)寄存器的相應位來設(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,預置時間為1.4s。
WD1=0,WD0=1,預置時間為0.6s。
WD1=1,WD0=0,預置時間為0.2s。
WD1=1,WD0=1,禁止看門狗工作。

    看門狗電路的定時時間長短可由具體應用程序的循環(huán)周期決定,通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán)周期的時間略長即可。編程時,可在軟件的合適地方加一條喂狗指令,使看門狗的定時時間永遠達不到預置時間,系統(tǒng)就不會復位而正常工作。當系統(tǒng)跑飛,用軟件陷阱等別的方法無法捕捉回程序時,則看門狗定時時間很快增長到預置時間,迫使系統(tǒng)復位。

    以下是C語言編寫的看門狗程序部分。

#include "reg51.h"
sbit cs=P1^2;/*片選信號由P1.2產(chǎn)生*/
sbit sck=P1^3; /*時鐘信號由P1.3 產(chǎn)生*/
sbit si=P1^0; /*SI由P1.0產(chǎn)生*/
sbit so=P1^1; /*SO由P1.1產(chǎn)生*/
sbit c=ACC^7; /*定義位變量*/
bdata unsigned char com;
void tran() /*發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)子函數(shù)*/
{
unsigned char i;
for(i=0; i<8; i++)
{ ACC=com; /*將數(shù)據(jù)放入a中*/
si=c;
sck=0; /*sck產(chǎn)生一個上跳變*/
sck=1;
com=com<<1; /*左移一位*/
}
return;
}
main()
{
com=0x06; /*發(fā)寫讀使能命令*/
cs=0;
tran();
cs=1;
com=0x01; /*發(fā)寫狀態(tài)字命令*/
cs=0;
tran();
com=0x00; /*定時1.4s*/
tran();
cs=1;
...;系統(tǒng)正常運行的程序部分
}

    需要注意的是,在程序正常運行的時候,應該在適當?shù)牡胤郊右粭l喂狗指令,使系統(tǒng)正常運行時的定時時間達不到預置時間。系統(tǒng)就不會復位。喂狗指令如下。

main()
{
...;系統(tǒng)正常運行的程序部分
{
cs=0; /*產(chǎn)生cs脈沖*/
cs=1;
}
}

    X25045的看門狗電路使用十分方便。X25045內(nèi)部還集成了512BEEPROM和電壓運行監(jiān)視系統(tǒng),只需這樣一塊芯片,外加晶振和復位電路就可以組成單片機的應用系統(tǒng),非常適合于便攜式儀器和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計。

參考文獻

1、李朝青. 單片機原理與控制技術(shù). 北京航空航天大學出版社,2001
2、胡偉,季曉衡.單片機C程序時間及應用實例.人民郵電出版社,2003
3、美國Xicor公司x25045資料



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