精品文檔-下載后可編輯兩個(gè)讓人崩潰的看門(mén)狗應(yīng)用問(wèn)題，怎么解決？-設(shè)計(jì)應(yīng)用作為一個(gè)電子行業(yè)的從業(yè)人員，相信各位對(duì)看門(mén)狗的重要性已經(jīng)非常清楚了，看門(mén)狗主要用于監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)嚴(yán)重等級(jí)，輕則可以復(fù)位系統(tǒng)，重則可以重新斷電重啟。看門(mén)狗又分為硬件看門(mén)狗和軟件看門(mén)狗，兩者主要的區(qū)別就是硬件看門(mén)狗一上電就運(yùn)行，只要運(yùn)行起來(lái)就停不下來(lái)；軟件看門(mén)狗可以很容易通過(guò)寄存器配置啟動(dòng)和停止。無(wú)論是硬件還是軟件看門(mén)狗，都需要軟件在定時(shí)器結(jié)束前進(jìn)行喂狗，否則看門(mén)狗就會(huì)復(fù)位輸出。就是因?yàn)檫@個(gè)特性，大家都相信硬件的比軟件的可靠，可靠性要求高的都會(huì)增加硬件的看門(mén)狗。長(zhǎng)時(shí)看門(mén)狗應(yīng)用場(chǎng)合硬件看門(mén)狗在大部分的系統(tǒng)應(yīng)用，都不會(huì)有問(wèn)題，但是以下的兩種情況，相信很多設(shè)計(jì)者都遇到并且崩潰過(guò)：1；設(shè)備使用了較復(fù)雜的系統(tǒng)，如Linux、安卓，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，或者遇到燒錄升級(jí)，此時(shí)所需時(shí)間較長(zhǎng)，但這不是異常情況，但是硬件看門(mén)狗上電時(shí)候已經(jīng)啟動(dòng)了，并且停不下來(lái)，啟動(dòng)升級(jí)燒錄化幾分鐘時(shí)間太正常了，幾分鐘內(nèi)軟件都無(wú)法喂狗，一般的硬件看門(mén)狗（一般Timeout時(shí)間都是20S以?xún)?nèi)）早就喂狗超時(shí)了，設(shè)備被復(fù)位或者斷電，進(jìn)入死循環(huán)。2；在功耗要求非常低的場(chǎng)合，并且又需要可靠性非常高的場(chǎng)合，例如農(nóng)業(yè)環(huán)境溫度檢測(cè)，只需要2小時(shí)檢測(cè)就足夠了，其他時(shí)間都需要待機(jī)，2小時(shí)到了才能喚醒工作。為了低功耗，此時(shí)就要求看門(mén)狗2小時(shí)喂狗。目前大部分的看門(mén)狗的喂狗時(shí)間都是20s以?xún)?nèi)，普通看門(mén)狗根本無(wú)法滿足需求。上述的特殊需求，都是要求看門(mén)狗的喂狗時(shí)間Timeout較長(zhǎng)，是能夠靈活配置。為何長(zhǎng)時(shí)看門(mén)狗難實(shí)現(xiàn)

相信很多工程師都有這樣的疑惑，較長(zhǎng)時(shí)間的看門(mén)狗特別難選，廠家和型號(hào)特別少，并且超過(guò)20S的看門(mén)狗特別貴，例如下圖ADI公司的超長(zhǎng)喂狗時(shí)間的看門(mén)狗價(jià)格大約3美元，將近21元人民幣，和CPU一樣的價(jià)格了，這個(gè)是如何也接受不了的。圖1.ADI公司的超長(zhǎng)喂狗時(shí)間看門(mén)狗看門(mén)狗喂狗時(shí)間很難做長(zhǎng)，是由于內(nèi)部的機(jī)理決定的，如下圖是Max630X系列的看門(mén)狗芯片，內(nèi)部主要依賴(lài)RC充放電和比較器進(jìn)行喂狗，RC充電達(dá)到比較器的閾值后，定時(shí)器就會(huì)溢出，芯片復(fù)位信號(hào)就會(huì)翻轉(zhuǎn)。所以，喂狗時(shí)間才長(zhǎng)短主要是由外部的電容C1決定的。芯片內(nèi)部的電阻R1是確定的，C1越大，喂狗時(shí)間就越長(zhǎng)，有些小伙伴就懂歪腦筋了，需要更長(zhǎng)的時(shí)間，把C1無(wú)限做大就可以了。但是還有另一個(gè)問(wèn)題：漏電流。所以，Max603x芯片的規(guī)格書(shū)中規(guī)定，配置電容必須是低漏電流的陶瓷電容（＜10nA）。并且隨著電容的容量越來(lái)越大，漏電流越來(lái)越大，所以max603x規(guī)格書(shū)中規(guī)定，電容只能到1uF，長(zhǎng)的Timeout時(shí)間是500xTw，再長(zhǎng)的時(shí)間，就無(wú)法設(shè)置了。

圖2.常規(guī)看門(mén)狗喂狗時(shí)間配置示意圖

圖3.各種介質(zhì)陶瓷電容的溫度／漏電流特性對(duì)比如何另辟捷徑由于上述的看門(mén)狗的可調(diào)節(jié)的缺陷機(jī)理，TI公司另辟捷徑，用另一種辦法實(shí)現(xiàn)看門(mén)狗的可調(diào)節(jié)喂狗時(shí)間。我們看其實(shí)現(xiàn)的原理，TI公司的TPL5010定位是一個(gè)低功耗喚醒定時(shí)器，工作電流低至35nA，基本是和很多的電容的漏電流差不多，他的看門(mén)狗功能其實(shí)是附加的功能，所以甚至在TI的看門(mén)狗選型系列里面都找不到他，但是把他當(dāng)成可配置喂狗時(shí)間的看門(mén)狗來(lái)用。設(shè)備上電時(shí)，TPL5010的Delay引腳會(huì)性讀取外置的電阻Rext的阻值，然后根據(jù)阻值配置喚醒時(shí)間的周期Tip，該喚醒時(shí)間Tip也就是喂狗時(shí)間Timeout的周期，TPL5010以Tip的周期向cpu發(fā)送周期方波信號(hào)wake，CPU必須在小于Tip時(shí)間內(nèi)回復(fù)Dnoe信號(hào)，如果沒(méi)有在小于Tip周期內(nèi)回復(fù)Done信號(hào)，則TPL5010就會(huì)對(duì)外輸出復(fù)位信號(hào)，復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)看門(mén)狗和低功耗定時(shí)喚醒功能。如果用戶只需要看門(mén)狗的功能，則Wake信號(hào)不連接也可以，只需要cpu定期輸出Dnoe信號(hào)，定時(shí)清零看門(mén)狗定時(shí)器即可。TPL5010的喂狗時(shí)間可以從0.1s到7200S之間可配置，基本可以滿足所有的應(yīng)用場(chǎng)合。

圖4.TPL同時(shí)具備定時(shí)喚醒和喂狗時(shí)間可配置功能

圖5.TPL使用電阻配置喂狗時(shí)間，可避免電容的漏電流問(wèn)題

圖6.TPL看門(mén)狗功能時(shí)序圖不過(guò)TI的芯片功能也是很有限的，那么是否有更加強(qiáng)大的看門(mén)狗芯片方案嗎?前方高能，請(qǐng)避讓使用DialogGreenpak的芯片實(shí)現(xiàn)喂狗時(shí)間可編程的看門(mén)狗方案近創(chuàng)易棧正在推出的Greenpak芯片做看門(mén)狗也有意想不到的強(qiáng)大功能。喂狗時(shí)間通過(guò)IIC編程到GreenPak芯片里面，按照編程時(shí)間來(lái)，使用外部中斷先喚醒深度睡眠的MCU，在規(guī)定時(shí)間（可以設(shè)置）內(nèi)如果MCU沒(méi)有喂狗，那么GreenPak芯片將對(duì)MCU做復(fù)位操作。GreenPak芯片帶IIC的芯片有：Greenpak設(shè)計(jì)基本電路設(shè)計(jì)包括具有可編程睡眠持續(xù)時(shí)間的喚醒計(jì)時(shí)器和手動(dòng)喚醒按鈕。內(nèi)部Greenpak設(shè)計(jì)示意圖如圖所示。喚醒/休眠狀態(tài)存儲(chǔ)在一個(gè)可重置的dff塊中，因此睡眠周期可以被中斷。通過(guò)外部信號(hào)（按鈕）。dff狀態(tài)等于npoff（關(guān)機(jī)）信號(hào)：1=喚醒/打開(kāi)電源，0=休眠/關(guān)閉電源。喚醒計(jì)時(shí)器本身由一個(gè)邊緣觸發(fā)延遲模式下的CNT/DLY阻塞。npoff信號(hào)的下降沿延遲了一段睡眠時(shí)間，因此計(jì)時(shí)器在設(shè)備進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)。當(dāng)計(jì)時(shí)器過(guò)期時(shí)，它將設(shè)置dff/npoff并喚醒設(shè)備的dff低輸入。清醒期不是定時(shí)的，所以睡眠期可以從睡眠的下降沿開(kāi)始輸入。下降沿反轉(zhuǎn)以重置DFF并切換到休眠狀態(tài)。極性信號(hào)可根據(jù)MCU進(jìn)行調(diào)整。兩個(gè)額外的邏輯門(mén)啟用備用睡眠觸發(fā)器（GPIO引腳或I2C消息）和喚醒觸發(fā)器（外部或計(jì)時(shí)器）。一個(gè)額外的DFF捕獲喚醒原因：0=外部喚醒，1=計(jì)時(shí)器喚醒。主要特點(diǎn)：該設(shè)計(jì)允許使用睡眠pin或i2c消息啟動(dòng)睡眠周期睡眠時(shí)間可通過(guò)I2C消息編程按下按鈕可啟用手動(dòng)喚醒按鈕輸入被取消去噪時(shí)間常數(shù)也可通過(guò)I2C編程單片機(jī)可通過(guò)I2C讀取當(dāng)前睡眠周期值內(nèi)部振蕩器只在睡眠期間運(yùn)行，因此在清醒期間不產(chǎn)生電流存儲(chǔ)上次喚醒事件的原因并在pin上發(fā)出信號(hào)MCU可以讀取GPIO引腳或I2C以上的上喚醒原因基本的設(shè)計(jì)是用SLG46537V設(shè)計(jì)的，雖然設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，但是很適合任何啟用I2C的Greenpak。如果我們?nèi)サ鬒2C的特性，這個(gè)設(shè)計(jì)可以適用于任何非i2cGreenpak仍然提供喚醒計(jì)時(shí)器和強(qiáng)制喚醒功能。注意，在所提出的設(shè)計(jì)中，當(dāng)外部喚醒時(shí)，電路將忽略休眠命令處于活動(dòng)狀態(tài)，因此按住按鈕將阻止MCU進(jìn)入睡眠狀態(tài)。然而，這不會(huì)阻止它進(jìn)入其他睡眠模式，如深度睡眠或淺睡眠。一旦松開(kāi)按鈕，再次啟用睡眠模式?？蛇x的設(shè)計(jì)修改和優(yōu)化對(duì)于固定的睡眠時(shí)間和沒(méi)有人工強(qiáng)制喚醒的情況，電路設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化。下圖顯示了封裝在微型SLG46108V中的簡(jiǎn)單喚醒計(jì)時(shí)器。注意，即使盡管SLG46108V是的Greenpak，但仍然有足夠的空閑塊可以實(shí)現(xiàn)帶去噪濾波器的外部喚醒。如果GPIO管腳是的，并且您的電路設(shè)計(jì)已經(jīng)使用I2C與其他外圍設(shè)備，可以避免睡眠引腳使用I2C啟動(dòng)睡眠周期。只是移除休眠輸入并將定時(shí)器輸入連接到I2C塊。注意I2C已啟用greenpaks對(duì)于cnt/dly塊有一個(gè)“性”選項(xiàng)，因此不需要dff，并且整個(gè)喚醒定時(shí)器可以在兩個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)，包括I2C可編程睡眠持續(xù)時(shí)間。演示電路在接收到睡眠輸入后立即切斷單片機(jī)的電源。如果應(yīng)用程序需要引入一些延遲（例如，讓調(diào)試消息通過(guò)通過(guò)串行調(diào)試通道），可以通過(guò)對(duì)睡眠輸入應(yīng)用延遲塊輕松完成。所提出的喚醒電路可應(yīng)用于除esp8266外的其它無(wú)線模塊/mcu。例如粒子光子或覆盆子π，很少或沒(méi)有修改。用于MCU或模塊在沒(méi)有斷電輸入選項(xiàng)的情況下，可以使用集成了PFET開(kāi)關(guān)可用于SLG46116V/117V或SLG46125V。該電路軟件性能：主要的性能問(wèn)題與睡眠時(shí)間和功耗有關(guān)，不同Greenpak零件如表2所示。沒(méi)有說(shuō)明睡眠時(shí)間，因?yàn)樗谒蠫reenpak的微秒范圍內(nèi)在實(shí)際應(yīng)用中，這種短暫的睡眠時(shí)間是不可能的。如果需要的話，使用2MHz赫振蕩器（而不是25KHz或RC低頻振蕩器）可以使睡眠時(shí)間更短。對(duì)于任何一個(gè)被選中的Greenpak。只有表2中的行給出了這個(gè)應(yīng)用注中演示電路的性能，基于SLG46537V。其他行顯示基于其他行的類(lèi)似電路的估計(jì)性能。表中的數(shù)據(jù)適用于類(lèi)似于本應(yīng)用程序中演示電路的喚醒電路設(shè)計(jì)注意，只包含喚醒計(jì)時(shí)器和幾個(gè)邏輯門(mén)。如果剩余的塊被用來(lái)增加其他功能，電流消耗可能會(huì)增加，這取決于設(shè)計(jì)。綠色領(lǐng)域強(qiáng)調(diào)的是性能標(biāo)志，在這個(gè)特定領(lǐng)域超過(guò)了其他部分。從上表可以清楚地看出，睡眠時(shí)間可以被認(rèn)為是無(wú)限的。因此，只有在應(yīng)用程序使用時(shí)，才應(yīng)考慮睡眠時(shí)間。多個(gè)CNT/DLY塊用于其他用途。注意，在演示電路中，只有一個(gè)cnt/dly塊是用于計(jì)時(shí)器，在這種情況下的睡眠時(shí)間約為二十分鐘。到增加睡眠持續(xù)時(shí)間，級(jí)聯(lián)另一個(gè)CNT/DY塊并更新超深度睡眠（睡眠時(shí)間）；相應(yīng)的功能。性能權(quán)衡是可能的。例如，SLG46140V的公差、差±20%使用低頻振蕩器時(shí)，電流消耗非常低，為0.7μA。切換到25khz振蕩器將提高公差，但電流消耗將上升至~5μa?？偨Y(jié)作為系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵器件，看門(mén)狗是必備的器件之一，DIALOGGREENPAK的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硬件看門(mén)狗的以下幾個(gè)缺點(diǎn)：1)喂狗時(shí)間固定：絕大部分的2元以?xún)?nèi)的看門(mén)狗，喂狗時(shí)間