新型纯硬件看门狗电路设计分析研究

摘 要：看门狗电路是电子电路中一种非常常见的电路，常用的看门狗电路在喂狗进程工作，CPU死机状态可以重新复位CPU，防止CPU跑飞。然而，在一些极端情况下，看门狗的过程也会死亡，如温度过高。此时，看门狗无法重启CPU，设备死机。本文提出了一种全新的看门狗电路，解决了软件设备完全死亡后的问题CPU复位问题。

关键词:看门狗；死机；复位；

由CPUhttps：//baike.baidu.com/item电子系统由单片机/102396组成，CPU工作经常受到外部因素的干扰，导致各种寄存器和内存的数据混乱，导致程序运行，使软件陷入死循环CPU如果无法正常工作，整个电子系统将停滞不前，造成不可预测的后果。

1 常见的看门狗电路

看门狗是定期检查芯片内部情况的电路，一旦出现错误，就会向芯片发出重启信号。看门狗的命令在程序中断优先级最高。

但现在市场上绝大多数的看门狗电路都是软件看门狗电路，即CPU在完全死机的情况下(看门狗模块也死机)(见图1)，看门狗无法复位。

图1 看门狗电路的纯软件

后期有人改进了纯软件的看门狗电路CPU看门狗与CPU复位芯片添加到复位管脚之间MAX706)，如图2所示。

图2 看门狗电路增加复位芯片

复位芯片增加MAX706后，当CPU完全死机，CPU的WDT_RST_OUT信号不喂狗，MAX706的WDI信号未收到喂狗信号后，将通过RST_OUT输出复位信号CPU，在没有Switch复位信号直接到达CPU复位管脚，完成CPU的复位。

但是CPU软件完全启动后才会给它MAX当设备刚上电时，706提供喂狗信号，MAX706要比CPU此时早起，CPU无法给MAX706提供喂狗信号，在没有Switch的情况下，MAX706会频繁复位CPU，造成CPU无法正常启动。

增加Switch必须有开关CPU确保开关在完全启动前关闭，CPU启动后打开开关。此时，如果CPU死机状态，所有控制管脚输出紊乱，Switch当开关关闭时，MAX706仍无法复位CPU。

2 纯硬件看门狗电路

硬件看门狗电路可以解决CPU完全死机时无法复位的问题，如图3所示。

图3 看门狗电路框的纯硬件

如表1所示。

属性＼类型 看门狗电路的纯软件 增加复位芯片

看门狗电路 纯硬件

看门狗电路

CPU程序跑飞复位 支持 支持 支持

CPU完全死机复位 不支持 不支持 支持

硬件看门狗电源的原理框架如图4所示。

3 原理图中信号定义解释

(1)CPU_GPIO_OUT：输入信号，CPU输出给复位门狗芯片(D3)喂狗信号，要求1.6 s输出脉冲。

(2)CPU_RST：输出信号，复位看门狗芯片(D3)输出给CPU低效复位信号。

(3)WDO：输出信号，复位看门狗芯片(D3)的6脚WDI不接收喂狗信号时，WDO输出为低。

(4)MR：当信号较低时，输入信号将复位看门狗芯片(D3)7脚较低。

4 原理图中器件功能描述

(1)MAX706REPA：看门狗芯片复位。

(2)MAX4568：单刀双掷SPST开关。

(3)6368_30E0：60 s延时IC芯片，LED1、LED2为6368_30E0两路输出，一路输出低电平，一路输出高电平，上电不工作，按键控制，触发， 两个信号同步工作，延迟60 s，时间自动停止工作，重新触发重新工作60 s。触发工作无效。

5 上电阶段

(1)刚上电时，WDO信号慢慢变高，U6不导通，U6对逻辑电平高的判断要求为2.4 V以上，根据RC充电电路公式 可算出WDO需要130 ms才能达到2.4 V。备注：Vt电容值在任何t时刻；V0是电容器的初始值；Vu为电容充满终止电压值。

(2)U6不导通，KEY信号通过R11拉低，U3工作，LED1刚上电的时候是低电平，持续次 s后变成高阻。

(3)LED1为低时，U5不导通60 s，60 s内，WDO无论怎么变化，MR决定此时不会改变MR电平的是R9电阻，一直保持高，然后D7脚输出高，CPU正常启动。

6 工作阶段

(1)D3上电后没有被接CPU喂狗，WDO在上电1.6 s输出低电平后，但不会影响D1、7脚电平，CPU正常启动后，是的D3进行喂狗，WDO输出高，一切正常。

(2)WDO为高后，U6脚满足导通电平，此时KEY信号强上拉弱下拉，U3的2脚为高，U3不工作。

(3)U3不工作时，LED1会由R13至高，WDO通MR，此时WDO为高，MR为高，CPU_RST高，一切正常。

7 死机

(1)CPU死机后，D3没有被喂狗，WDO从高到低，U6的2脚需要从3.3 V降低到2.4 V以下，U6会关闭，在U6关断之前，KEY仍然保持高，LED1仍然为高，WDO低信号通过U5传输给MR，MR至低，CPU_RST至低，CPU重启。

(2)70 ms后，U6的2脚电平降低到2.4 V以下，此时KEY信号没有强拉，只有弱拉，U3开始工作，LED输出低，关闭U5芯片，MR通过电阻R9上拉到高，CPU_RST这个阶段会持续60年 s，CPU完成重启，重新进入上电阶段。

8 结语

看门狗电路设计简单，价格便宜，一切BOM成本不超过10 RMB;整个电路已成功打板验证，可在-20~ 85℃在条件下使用，可灵活调整电路延迟时间，可满足大多数单板硬件看门狗的启动。

作者简介19877)— )，男，湖北黄石人，工程师，硕士；研究方向：电子科学与技术。

Abstract：Watchdog circuit is a kind of very common circuit in electronic circuit. The commonly used watchdog circuit can reset the CPU， to prevent the CPU from running when the dog is feeding the process and the CPU is dead. However， in some extreme conditions， the watchdog process will also hang up， such as excessive temperature， etc. when the watchdog cannot restart the CPU， device crash. In this paper， a new watchdog circuit is proposed to solve the reset problem of CPU after the software device is completely dead.

Key words：watchdog; crash; reset