1.什么是watchdog?

watchdog,中文名稱叫做“看門狗”，全稱watchdog timer,從字面上我們可以知道其實(shí)它屬于一種定時(shí)器。然而它與我們平常所接觸的定時(shí)器在作用上又有所不同。普通的定時(shí)器一般起記時(shí)作用，記時(shí)超時(shí)(Timer Out)則引起一個(gè)中斷，例如觸發(fā)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘中斷。熟悉windows開發(fā)的朋友應(yīng)該用過windows的Timer，windows Timer的作用與方才所討論的定時(shí)器在功能上是相同的，只是windows Timer屬于軟件定時(shí)器,當(dāng)windows Timer記時(shí)超時(shí)則引起App向System發(fā)送一條消息從而觸發(fā)某個(gè)事件的發(fā)生。我們從以上的描述可知不論軟件定時(shí)器或硬件定時(shí)器他們的作用都是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上引起一個(gè)事件的發(fā)生，對(duì)于硬件定時(shí)器來說這個(gè)事件可能是通過中斷的形式得以表現(xiàn)，對(duì)于軟件定時(shí)器，這個(gè)事件則可以是以系統(tǒng)消息的形式得以表現(xiàn)。正如本文開頭所講的，watchdog本質(zhì)上是一種定時(shí)器，那么普通定時(shí)器所擁有的特征它也應(yīng)該具備，是的，當(dāng)它記時(shí)超時(shí)時(shí)也會(huì)引起事件的發(fā)生，只是這個(gè)事件除了可以是系統(tǒng)中斷外，它也可以是一個(gè)系統(tǒng)重起信號(hào)(Reset Signal)，可以這么說吧，能發(fā)送系統(tǒng)重起信號(hào)的定時(shí)器我們就叫它watchdog.

2.watchdog的工作描述

當(dāng)一個(gè)硬件系統(tǒng)開啟了watchdog 功能，那么運(yùn)行在這個(gè)硬件系統(tǒng)之上的軟件必須在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)向watchdog發(fā)送一個(gè)信號(hào).這個(gè)行為簡稱為"喂狗"(feed dog)，以免watchdog記時(shí)超時(shí)引發(fā)系統(tǒng)重起。

3.watchdog存在的意義是什么?

你可能會(huì)問watchdog存在的意義是什么?開啟了watchdog之后軟件必須定時(shí)向它發(fā)信息，這不是麻煩又耗費(fèi)資源的行為嗎?其實(shí)這個(gè)行為很重要，這個(gè)行為是軟件向硬件報(bào)告自身運(yùn)行狀態(tài)的一中手法。一個(gè)軟件運(yùn)行良好，那么它應(yīng)該可以在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)向watchdog發(fā)送信息，這等同于軟件每隔一段時(shí)間就告訴硬件：“嘿，哥們，我在好好的跑著呢，你放心吧?！?，若軟件由于某個(gè)不當(dāng)?shù)牟僮鞫M(jìn)入死循環(huán)(也就是俗稱的死機(jī))，則他無法向watchdog發(fā)送信息了，watchdog將發(fā)生記時(shí)超時(shí)，從而引起硬件重起。如果沒有watchdog的存在，程序已經(jīng)死掉了，但我們的用戶還一頭霧水，以為系統(tǒng)正在進(jìn)行大規(guī)模的運(yùn)算而進(jìn)行耐心的等待。。。這一等可就是天荒地老啊。

針對(duì)單片機(jī)的看門狗

系統(tǒng)軟件"看門狗"的設(shè)計(jì)思路：

1.看門狗定時(shí)器T0的設(shè)置。在初始化程序塊中設(shè)置T0的工作方式，并開啟中斷和計(jì)數(shù)功能。系統(tǒng)Fosc=12 MHz，T0為16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為(2的16次方)-1=65 535，T0輸入計(jì)數(shù)頻率是.Fosc/12，溢出周期為(65 535+1)/1=65 536(μs)。

2.計(jì)算主控程序循環(huán)一次的耗時(shí)。考慮系統(tǒng)各功能模塊及其循環(huán)次數(shù)，本系統(tǒng)主控制程序的運(yùn)行時(shí)間約為16.6 ms。系統(tǒng)設(shè)置"看門狗"定時(shí)器T0定時(shí)30 ms(T0的初值為65 536-30 000=35 536)。主控程序的每次循環(huán)都將刷新T0的初值。如程序進(jìn)入"死循環(huán)"而T0的初值在30 ms內(nèi)未被刷新，這時(shí)"看門狗"定時(shí)器T0將溢出并申請(qǐng)中斷。

3.設(shè)計(jì)T0溢出所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。此子程序只須一條指令，即在T0對(duì)應(yīng)的中斷向量地址(000BH)寫入"無條件轉(zhuǎn)移"命令，把計(jì)算機(jī)拖回整個(gè)程序的第一行，對(duì)單片機(jī)重新進(jìn)行初始化并獲得正確的執(zhí)行順序

基本原理

看門狗,又叫 watchdog timer,是一個(gè)定時(shí)器電路, 一般有一個(gè)輸入,叫喂狗(kicking the dog or service the dog),一個(gè)輸出到MCU的RST端,MCU正常工作的時(shí)候,每隔一段時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端,給 WDT 清零,如果超過規(guī)定的時(shí)間不喂狗,(一般在程序跑飛時(shí)),WDT 定時(shí)超過,就會(huì)給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到MCU,使MCU復(fù)位. 防止MCU死機(jī). 看門狗的作用就是可防止程序跑飛。也可以防止程序在線運(yùn)行時(shí)候出現(xiàn)死循環(huán)。

工作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動(dòng)了看門狗的計(jì)數(shù)器，看門狗就開始自動(dòng)計(jì)數(shù)，如果到了一定的時(shí)間還不去清看門狗，那么看門狗計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時(shí)要注意清看門狗。

硬件看門狗

硬件看門狗是利用了一個(gè)定時(shí)器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時(shí)時(shí)間到之前對(duì)定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。那么定時(shí)時(shí)間到后就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等,價(jià)格4~10元不等.

軟件看門狗

軟件看門狗技術(shù)的原理和這差不多，只不過是用軟件的方法實(shí)現(xiàn)，我們還是以51系列來講，我們知道在51單片機(jī)中有兩個(gè)定時(shí)器，我們就可以用這兩個(gè)定時(shí)器來對(duì)主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。我們可以對(duì)T0設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)生定時(shí)中斷的時(shí)候?qū)σ粋€(gè)變量進(jìn)行賦值，而這個(gè)變量在主程序運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個(gè)初值，在這里我們要設(shè)定的定時(shí)值要小于主程序的運(yùn)行時(shí)間，這樣在主程序的尾部對(duì)變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明T0中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。對(duì)于T1我們用來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，我們給T1設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，在主程序中對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，如果不能在一定的時(shí)間里對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，T1 的定時(shí)中斷就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。在這里T1的定時(shí)時(shí)間要設(shè)的大于主程序的運(yùn)行時(shí)間，給主程序留有一定的的余量。而T1的中斷正常與否我們?cè)儆蒚0定時(shí)中斷子程序來監(jiān)視。這樣就夠成了一個(gè)循環(huán)，T0監(jiān)視T1，T1監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

看門狗使用注意

大多數(shù)51 系列單片機(jī)都有看門狗,當(dāng)看門狗沒有被定時(shí)清零時(shí),將引起復(fù)位。這可防止程序跑飛。也可以防止程序在線運(yùn)行時(shí)候出現(xiàn)死循環(huán)。設(shè)計(jì)者必須清楚看門狗的溢出時(shí)間以決定在合適的時(shí)候，清看門狗。清看門狗也不能太過頻繁否則會(huì)造成資源浪費(fèi)。程序正常運(yùn)行時(shí)，軟件每隔一定的時(shí)間(小于定時(shí)器的溢出周期)給定時(shí)器置數(shù)，即可預(yù)防溢出中斷而引起的誤復(fù)位。