看门狗控制电路及看门狗应用电路的制作方法

本发明涉及单片机系统设计领域，特别是涉及一种看门狗控制电路及看门狗应用电路。

背景技术：

在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成各种寄存器和内存的数据混乱，会导致程序指针错误，不在程序区，取出错误的程序指令等，陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续正常工作，造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果。

出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，一种专门用于监测单片机程序运行状态的电路或芯片应运而生，即看门狗。传统的看门狗控制电路主要由触发器或芯片构成，使用看门狗时需要短接跳线接口或断路器，操作繁琐，降低了工作效率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统看门狗控制电路操作繁琐，降低工作效率的问题，提供一种操作简单，可提高工作效率的看门狗控制电路及看门狗应用电路。

一种看门狗控制电路，包括逻辑判断模块以及输出第一信号和第二信号的信号生成器，逻辑判断模块包括输入端、控制端和输出端；

逻辑判断模块的输入端与外部处理器的通用输入输出端连接，逻辑判断模块的控制端与信号生成器连接，逻辑判断模块的输出端与外部看门狗的喂狗信号输入端连接，外部看门狗的复位信号输出端与外部处理器的复位输入端连接；

当信号生成器输出第一信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高阻态；当信号生成器输出第二信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高低电平输出状态。

一种看门狗应用电路，包括看门狗、处理器以及看门狗控制电路，看门狗包括喂狗信号输入端和复位信号输出端，处理器包括通用输入输出端和复位输入端，看门狗控制电路包括输出第一信号和第二信号的信号生成器以及逻辑判断模块；

逻辑判断模块的输入端与处理器的通用输入输出端连接，逻辑判断模块的控制端与信号生成器连接，逻辑判断模块的输出端与看门狗的喂狗信号输入端连接，看门狗的复位信号输出端与处理器的复位输入端连接；

当信号生成器输出第一信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高阻态；当信号生成器输出第二信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高低电平输出状态。

上述看门狗控制电路，包括逻辑判断模块以及输出第一信号和第二信号的信号生成器，逻辑判断模块包括输入端、控制端和输出端；逻辑判断模块的输入端与外部处理器的通用输入输出端连接，逻辑判断模块的控制端与信号生成器连接，逻辑判断模块的输出端与外部看门狗的喂狗输入端连接，外部看门狗的复位信号输出端与外部处理器的复位输入端连接；当信号生成器输出第一信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高阻态，外部看门狗被禁止；当信号生成器输出第二信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高低电平输出状态，可正常使用外部看门狗；该看门狗控制电路实现了在不用增加人为操作下的情况下使用外部看门狗，操作简单，可有效地提高工作效率。

上述看门狗应用电路，包括看门狗、处理器以及看门狗控制电路，看门狗控制电路包括输出第一信号和第二信号的信号生成器以及逻辑判断模块，逻辑判断模块包括输入端、控制端和输出端，看门狗包括喂狗信号输入端和复位信号输出端，处理器包括通用输入输出端和复位输入端；逻辑判断模块的输入端与处理器的通用输入输出端连接，逻辑判断模块的控制端与信号生成器连接，逻辑判断模块的输出端与看门狗的喂狗信号输入端连接，看门狗的复位信号输出端与处理器的复位输入端连接；当信号生成器输出第一信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高阻态，看门狗被禁止；当信号生成器输出第二信号至逻辑判断模块的控制端时，逻辑判断模块处于高低电平输出状态，可正常使用看门狗；该看门狗应用电路实现了在不用增加人为操作下的情况下使用看门狗，操作简单，可有效地提高工作效率。

附图说明

图1为一个实施例中看门狗控制电路的结构示意图；

图2为一个实施例中常见看门狗控制电路的原理示意图；

图3为一个实施例中看门狗控制电路的原理示意图；

图4为一个实施例中看门狗应用电路的结构示意图。

具体实施方式

一种看门狗控制电路，包括逻辑判断模块140以及输出第一信号和第二信号的信号生成器120，逻辑判断模块140包括输入端、控制端和输出端；

逻辑判断模块140的输入端与外部处理器的通用输入输出端连接，逻辑判断模块140的控制端与信号生成器120连接，逻辑判断模块140的输出端与外部看门狗的喂狗信号输入端连接，外部看门狗的复位信号输出端与外部处理器的复位输入端连接；

当信号生成器120输出第一信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高阻态；当信号生成器120输出第二信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高低电平输出状态。

逻辑判断模块140在接收到信号生成器120生成的第一信号时，处于高阻状态；在接收到信号生成器120生成的第二信号时，处于高低电平输出状态。逻辑判断模块140处于高阻状态时，相当于将外部看门狗与外部处理器断开；而逻辑判断模块140处于高低电平输出状态时，外部处理器可正常地与外部看门狗连接，给外部看门狗发送喂狗信号。具体的，逻辑判断模块140可以是三态缓冲器，三态缓冲器又称为三态门、三态驱动器，其三态输出受到使能输出端的控制，当使能输出端有效时，器件实现正常逻辑状态输出(逻辑0、逻辑1)；当使能输出端无效时，输出处于高阻状态，即等效于与所连的电路断开。三态门，是指逻辑门电路的输出除有高、低电平两种状态外，还有第三种状态——高阻状态。高阻态相当于隔断状态(电阻很大，相当于开路)，三态门都有一个使能控制端，来控制门电路的通断。

在由单片机等处理器构成的微型计算机系统中，由于单片机等处理器的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成各种寄存器和内存的数据混乱，会导致程序指针错误，不在程序区，取出错误的程序指令等，陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机等处理器控制的系统无法继续正常工作，造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果。

外部看门狗可以定期的查看外部处理器内部的情况，一旦处理器发生错误，外部看门狗就向处理器发出重启信号，看门狗命令在程序的中断中拥有最高的优先级。外部看门狗的应用，使外部处理器可以在无人状态下实现连续工作，具体工作原理是：看门狗的一个引脚与处理器的一个引脚连接，定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平)，一旦处理器由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时，看门狗便不能被执行，此时，看门狗就会由于得不到处理器送来的信号，便在看门狗的复位引脚送出一个复位信号至处理器复位引脚，使处理器复位，即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了处理器的自动复位。

看门狗是一个定时器电路，一般有一个输入端，叫喂狗信号输入端，一个输出到处理器的复位信号输出端，处理器正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗信号输入端，如果超过规定的时间不喂狗(一般在程序跑飞时)，定时超过，就会给出一个复位信号到处理器，使处理器复位，防止死机，看门狗的作用就是防止程序进入死循环或者程序跑飞。看门狗的工作原理为：在系统运行，即启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位，所以在使用看门狗时要注意清看门狗。硬件看门狗是利用了一个定时器，来监控主程序的运行，也就是说在主程序的运行过程中，要在定时时间到来之前对定时器进行复位。如果出现死循环，或者说程序指针不能回来，那么定时时间到来后就会使处理器复位，常用的看门狗芯片有MAX813、5045、IMP813等。

上述看门狗控制电路，包括逻辑判断模块140以及输出第一信号和第二信号的信号生成器120，逻辑判断模块140包括输入端、控制端和输出端；逻辑判断模块140的输入端与外部处理器的通用输入输出端连接，逻辑判断模块140的控制端与信号生成器120连接，逻辑判断模块140的输出端与外部看门狗的喂狗信号输入端连接，外部看门狗的复位信号输出端与外部处理器的复位输入端连接；当信号生成器120输出第一信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高阻态，外部看门狗被禁止；当信号生成器120输出第二信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高低电平输出状态，可正常使用外部看门狗；该看门狗控制电路实现了在不用增加人为操作下的情况下使用外部看门狗，操作简单，可有效地提高工作效率。

在一个实施例中，看门狗控制电路中的第一信号为高电平信号，第二信号为低电平信号，信号生成器120输出高电平信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高阻态，外部看门狗被禁止；信号生成器120输出低电平信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高低电平输出状态，可正常使用外部看门狗。具体的，信号生成器120包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端分别与逻辑判断模块的控制端以及第二电阻的一端连接，第一电阻的另一端接地，第二电阻的另一端与外部电源连接。更为具体的，信号生成器还包括跳线接口，第二电阻的另一端通过跳线接口与外部电源连接，其中，第一电阻的阻值为10KΩ，第二电阻的阻值为100Ω。当短接跳线接口时，信号生成器输出高电平至逻辑判断模块的控制端，逻辑控制模块为高阻状态，看门狗被禁止；当悬空跳线接口时，第一电阻相当于下拉电阻，信号生成器输出低电平至逻辑判断模块的控制端，逻辑判断模块为高低电平输出状态，可正常使用看门狗。

在一个实施例中，看门狗控制电路还包括分压模块，逻辑判断模块的输出端通过分压模块与外部看门狗的喂狗信号输入端连接。具体的，分压模块包括3.3V电压源接口、第三电阻和第四电阻，3.3V电压源接口与第三电阻连接，第三电阻与第四电阻串联后接地，其中，第三电阻和第四电阻均为阻值100KΩ的电阻，3.3V电压源接口与3.3V电压源连接，经分压模块，外部看门狗的喂狗信号输入端的电平为1.39V左右，即外部看门狗检测到输入电平为中间电平状态，复位信号输出端输出高电平，看门狗被禁止。

在一个具体实施例中，嵌入式系统设计中的硬件看门狗可以在发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动，这样可提高系统的可靠性，常见的硬件看门狗电路设计如图2所示，当需要禁用看门狗时，悬空跳线接口JP1或断路器CB1；当需要使用看门狗时，短接跳线接口JP1或断路器CB1。具体的，在系统软硬件调试时，使用排针，悬空跳线接口JP1；烧入程序时，使用排针，悬空跳线接口JP1；在程序烧入完成后，使用短路焊盘，短路断路器CB1。这样常见的硬件看门狗电路至少存在以下问题：正常情况下需短接跳线接口JP1或断路器CB1来使能看门狗，操作繁琐；而且程序烧入完成后，需要多增加一道焊接工序短路断路器CB1，生产效率低。如图3所示，一种改进的看门狗控制电路，在没有短接跳线接口JP1的情况下，阻值10KΩ的下拉电阻R4默认开启三态门，MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)通过OUTPUT输出管脚进行喂狗，看门狗的复位管脚输出高电平，实现在不用增加人为短接或者焊接的操作下即可使用看门狗；而在调试阶段需禁止看门狗时，只需简单的将跳线接口JP1短接，三态门的使能控制管脚即被拉为高电平，此时三态门输出管脚Y呈高阻状态，看门狗的喂狗信号输入WDI管脚由于电源电压VCC_3V3通过分压电阻R1、R2的分压拉到中间电平，此时WDI管脚的电平为1.39V左右，由于该电压为中间电平状态，CAT823即禁止看门狗。改进的看门狗控制电路正常情况下悬空跳线接口JP1，即可正常使用看门狗；在调试和烧入程序过程中只需短接跳线接口JP1，即可禁止看门狗，生产测试完成后可直接包装入库，无需额外增加人为焊接工序，提高了生产效率。

在一个实施例中，一种看门狗应用电路，如图4所示，包括看门狗控制电路100、看门狗200以及处理器300，具体的，看门狗控制电路100包括输出第一信号和第二信号的信号生成器120以及逻辑判断模块140，逻辑判断模块140包括输入端、控制端和输出端，看门狗200包括喂狗信号输入端和复位信号输出端，处理器300包括通用输入输出端和复位输入端；逻辑判断模块140的输入端与处理器300的通用输入输出端连接，逻辑判断模块140的控制端与信号生成器120连接，逻辑判断模块140的输出端与看门狗200的喂狗信号输入端连接，看门狗200的复位信号输出端与处理器300的复位输入端连接；当信号生成器120输出第一信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高阻态；当信号生成器120输出第二信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高低电平输出状态。

上述看门狗应用电路，包括看门狗控制电路100、看门狗200以及处理器300，看门狗控制电路100包括输出第一信号和第二信号的信号生成器120以及逻辑判断模块140，逻辑判断模块140包括输入端、控制端和输出端，看门狗200包括喂狗信号输入端和复位信号输出端，处理器300包括通用输入输出端和复位输入端；逻辑判断模块140的输入端与处理器300的通用输入输出端连接，逻辑判断模块140的控制端与信号生成器120连接，逻辑判断模块140的输出端与看门狗200的喂狗信号输入端连接，看门狗200的复位信号输出端与处理器300的复位输入端连接；当信号生成器120输出第一信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高阻态，看门狗200被禁止；当信号生成器120输出第二信号至逻辑判断模块140的控制端时，逻辑判断模块140处于高低电平输出状态，可正常使用看门狗200；该看门狗应用电路实现了在不用增加人为操作下的情况下使用看门狗，操作简单，可有效地提高工作效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。