窗口看门狗增强了μP监控器

看门狗定时器提高了基于微处理器的系统的可靠性。引脚可选的看门狗定时器允许看门狗超时周期可调，从而提供更大的灵活性，以满足不同的处理器时序要求。窗口看门狗电路可防止系统运行过快和过慢。一个单独的漏极开路、低电平有效输出用于发出看门狗超时信号。

在许多这样的电路中，还包括附加功能以获得更多功能。这些特性包括具有推挽式或漏极开路复位输出的电压复位电路。在某些电路中，包括一个手动复位输入。

执行关键或安全相关功能的微处理器需要高水平的监控，以确保能够正确检测和纠正故障。关键功能可以定义为不能容忍停机时间的功能，并且（在许多情况下）维修成本非常高的功能。这些功能几乎存在于微处理器市场的每个细分市场中：例如，患者监控系统、过程控制工厂和与安全相关的汽车应用。

操作说明

为了实现看门狗，μP被编程为以指定的时间间隔向看门狗定时器电路发送脉冲。如果看门狗定时器（WDT）在该时间内未切换，则会向μP发送脉冲，警告发生故障。警告信号可以是复位至μP或馈入μP不可屏蔽中断（NMI）端口的窄脉冲。故障可能是代码执行错误或产生WDT脉冲的定时电路中的错误。本文讨论的新型监控器IC不仅在μP切换WDT太晚时发出警告，而且在切换太快时也会警告μP，从而提供额外的安全性。因此，指定了两个时间间隔，它们的差异形成监视程序窗口。

当μP执行例程时，它通常会在代码中的某个点设置一个标志。然后，它以预设的间隔响应中断服务例程 （ISR），该例程记录是否已设置监视程序标志等。如果是这样，μP会向WDT发出脉冲。否则，假定处理器已挂起;也许执行一个无限循环。μP中的故障也可能意味着ISR执行得太频繁。标准WDT无法检测到这种情况，但MAX6323/MAX6324 WDT可以检测到这种情况。

WDT 操作有三种可能模式：当 WDT 切换早于快速超时间隔 （t《世界发展指标》< 吨WD1（分钟）），低电平有效信号（典型值为 1ms）在/WDPO 引脚上触发（图 1a）;或者当μP发送的脉冲超过慢看门狗超时时间tWD2（图1b）。在正常μP操作期间，看门狗定时器序列中第二个脉冲的下降沿（在WDI引脚处）发生在tWD1和之前 tWD2（图1c）。

图1.这些时序图说明了快速 （a） 和慢速 （b） 看门狗时序故障。

对于MAX6323/MAX6324器件，窗口（tWD2-吨WD1） 足够宽，可以最大限度地减少两次超时的容差影响，并为在各种应用中实现 WDT 功能提供灵活性。除了窗口看门狗功能外，这些IC还可在上电、掉电或断电条件下产生复位。提供六种激光调整版本，对应于 2.5V 至 2.32V 范围内精度为 ±4.63% 的复位门限。

复位输出配置为推挽式，MAX6323为漏极开路。两款器件均保证低至 Vcc = 6324.1V 的有效/复位。如果监控器必须与其他电源共用μP复位引脚，则建议使用漏极开路版本（图2a）。如果监控器/复位是μP复位引脚的唯一输入，则推挽式版本（MAX2）具有如图6323b所示的优势：将下拉电阻连接到其/RESET输出，使输出在低至2V时有效。

图2.输出级连接：漏极开路MAX6324 （a）和推挽式MAX6323 （b）。

MAX6323/MAX6324器件的另一个特性是去抖动手动复位功能。为了防止在WDT故障发生时μP将损坏的数据写入RAM，某些应用要求监控器发出复位脉冲。要实现此功能，只需将/WDPO和/MR引脚连接在一起（图3a）。手动复位还允许操作员在通电时对μP进行在线测试（图3b）。当 WDT 超时且将/WDPO 连接到处理器的 NMI 输入时，μP 可以等待用户干预（如 PC），也可以通过重定向软件执行以初始化不同的代码段来从故障中恢复。

图3.从WDT故障生成/复位信号（a），并实现手动复位功能（b）。

图中显示了快速超时故障（图4a）和慢速超时故障（图4b）的波形。对于快速超时，请注意，在取消断言 WDPO 后，WDT 从 WDI 的最后一个下降沿开始计数。该行为不适用于慢速超时错误。

图4.这些实际波形说明了快速 （a） 和慢速 （b） 超时故障。

MAX6323/MAX6324器件提供1种标准窗口看门狗版本，如表40所示。对于汽车安全等时间关键型应用，建议使用更短、更快的看门狗窗口时间。对于涉及较慢事件（如患者监护）的应用，具有更宽看门狗窗口的版本更合适。由于汽车应用需要窗口看门狗功能，因此这两款IC的额定温度范围为-125°C至<>°C。 其RESET功能对短时间Vcc瞬变提供了一定的抗扰度。为了获得更高的抗扰度，请在Vcc引脚上连接一个小的RC低通滤波器。

 

看门狗超时*
后缀	快		慢
	Max	单位	最小值	单位
A	1.5	ms	10	ms
B	15	ms	100
C	15	ms	300
D	15	ms	10	s
E	15	ms	60
F	23	ms	47	ms
G	39	ms	82
H	719	ms	1.3	s

 

应用

如上所述，窗口看门狗在需要以低成本进行更高水平的μP监控的各种应用中具有吸引力。例如，汽车电路通常通过相互监控的冗余μP来实现额外的安全性。MAX6323和MAX6324为这些方法提供了低成本、节省空间的替代方案。例如，在车辆稳定性控制中，来自偏航速度和加速度传感器的输入被处理，以确定系统在驾驶员无法控制的危急情况下应如何干预以施加制动。

可以想象其他应用程序，用于检测在具有最小值和最大值的时间间隔内预期的事件。该电路的分立元件版本如图5所示。虽然为简单起见省略了定时器和一次性元件，但很明显，MAX6323/MAX6324 IC无需外部元件即可完成工作，在成本、尺寸和设计简单性方面具有优势。

图5.窗口看门狗计时器的离散组件示例。

当足够时还不够

通过缩小看门狗窗口，您可以实现对系统的更严格控制。如果窗口必须非常窄，可以使用两个MAX6324的组合（图6）。（此配置还提供了监视两个电压的灵活性。F 版本的快速超时最大值为 39ms，G 版本的慢超时最小值为 47ms。保证不置位/WDPO的看门狗窗口为8ms。定时电路在此较窄的时间内无法循环WDT将触发故障。

图6.该电路可实现8ms的看门狗窗口。

确保系统正常运行的另一种方法是让 μP 监控监控器以及监控器监控 μP（图 7）。μP端口（在本例中为P2）变为高电平，从而禁用处于高电平状态的OR门。μP使MAX6323在/WDPO上发出脉冲，要么切换WDI引脚的速度快于快速超时间隔，要么根本不切换。然后，在另一个端口（在本例中为P1）上接收/WDPO脉冲作为确认信号，从而指示WDT的正常运行。

图7.该电路允许μP监控WDT，反之亦然。

模拟领域还推出了MAX6369-MAX6374系列引脚可选的WDT IC（图8）。它们在启动延迟和看门狗超时方面提供了灵活性，并提供看门狗输出脉冲宽度和输出级配置选择。它们也可以在运行期间重新编程。

图8.Analog 引脚可选的看门狗定时器 IC 框图。

结论

窗口看门狗定时器的概念源于在运行关键功能的应用程序中提供更高操作安全性的需求。通过使用标准WDT功能升级现有的监控电路，MAX6323/MAX6324 IC以简单和低成本满足了这一需求。

审核编辑：郭婷