看门狗定时器的原理及操作解读

 

作为电子一名电子工程师，对看门狗定时器都一定都很熟啦，今天就和大家一起梳理一下看门狗方面的知识，菜鸟们就好好学习一下，每天进步一点点，大神们看到此文有什么不足欢迎发表自己的高见!

看门狗是什么?

看门狗定时器(WDT，Watch Dog Timer)是单片机的一个组成部分，在单片机程序的调试和运行中都有着重要的意义。它的主要功能是在发生软件故障时，通过使器件复位(如果软件未将器件清零)将单片机复位。也可以用于将器件从休眠或空闲模式唤醒。

有一个很形象的比喻，看完后也许您对看门狗有更深入的理解。看门狗其实就是这么回事比如说你正在绕着一座小山裸奔。——程序按预定流程执行。每次经过山脚下的某个地方，你都给一条大狼狗一根肉骨头。——喂狗。奔着奔着，你奔叉了道，跑到了不该去的山顶。——程序跑飞了。或者，你在裸奔的途中睡着了。——程序死机。这时，那条大狼狗，由于一直得不到喂食，饿疯了，挣脱锁链来追你。——看门狗定时器溢出。你被它一吓，脚底一软，从山上咕噜咕噜滚下来。起来一看，靠，又回到了出发地点。于是只好又从头开始裸奔。——程序复位。看门狗这东西是加强可靠性用的看门狗是不随主芯片时钟的停止而停止的，它是一个独立的计时单元，假如你在程序中使用并设置了看门狗寄存器，在系统加电后它就会启动，若在指定周期内没有重置看门狗寄存器(也就是大家常说的喂狗)，系统将会重新启动。

这种设计为系统提供了极高的可靠性，即使系统死锁，也可以及时的自动恢复系统。

看门狗的原理

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，我们要在定时时间到之前对定时器进行复位如果出现死循环，或者说PC指针不能回来。那么定时时间到后就会使单片机复位。

软件看门狗技术的原理和这差不多，只不过是用软件的方法实现，我们还是以51系列来讲，我们知道在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。

我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。

对于T1我们用来监控主程序的运行，我们给T1设定一定的定时时间，在主程序中对其进行复位，如果不能在一定的时间里对其进行复位，T1 的定时中断就会使单片机复位。

在这里T1的定时时间要设的大于主程序的运行时间，给主程序留有一定的的裕量。而T1的中断正常与否我们再由T0定时中断子程序来监视。这样就够成了一个循环，T0监视T1，T1监视主程序，主程序又来监视T0，从而保证系统的稳定运行。

51 系列有专门的看门狗定时器,对系统频率进行分频计数,定时器溢出时,将引起复位.看门狗可设定溢出率,也可单独用来作为定时器使用.看门狗使用注意大多数51 系列单片机都有看门狗,当看门狗没有被定时清零时,将引起复位。这可防止程序跑飞。设计者必须清楚看门狗的溢出时间以决定在合适的时候，清看门狗。清看门狗也不能太过频繁否则会造成资源浪费。程序正常运行时，软件每隔一定的时间(小于定时器的溢出周期)给定时器置数，即可预防溢出中断而引起的误复位。系统软件"看门狗"的设计思路1.看门狗定时器T0的设置。在初始化程序块中设置T0的工作方式，并开启中断和计数功能。系统Fosc=12 MHz，T0为16位计数器，最大计数值为(2的10次方)-1=65 535，T0输入计数频率是.Fosc/12，溢出周期为(65 535+1)/1=65 536(μs)。

2.计算主控程序循环一次的耗时。考虑系统各功能模块及其循环次数，本系统主控制程序的运行时间约为16.6 ms。系统设置"看门狗"定时器T0定时30 ms(T0的初值为65 536-30 000=35 536)。主控程序的每次循环都将刷新T0的初值。如程序进入"死循环"而T0的初值在30 ms内未被刷新，这时"看门狗"定时器T0将溢出并申请中断。

3.设计T0溢出所对应的中断服务程序。此子程序只须一条指令，即在T0对应的中断向量地址(000BH)写入"无条件转移"命令，把计算机拖回整个程序的第一行，对单片机重新进行初始化并获得正确的执行顺序。

现在的绝大多数mcu都有看门狗

看门狗的主要操作一般有三种：启动，触发和停用。

启动是指设置初始参数并调用中断以使看门狗开始工作;触发是指在看门狗的记数器的数值减为零以前对其恢复初始值;停用是指调用中断停止使用看门狗.在程序中应选择适当的地方对其进行触发选择时有许多讲究,程序比较大时会比较难确定,但使用它确实有很多优点不能说不容易用所以就不用

几乎所有的嵌入式操作系统都有看门狗任务，它的主要功能是防止系统死掉或者陷入死循环。也就是每个一定的时间就会执行看门狗任务，以reset系统.

喂狗的方式举个例子：在os任务调度的时候顺便触发一下看门狗，这样一旦任务长时间停止调度系统就会复位，这个功能实现起来很简单，并不需要应用程序多操什么心。

看门狗在启动的时候一般都会设置超时时间，超时时间按照一定的频率递减，减到零就复位，所以得定时将一个计时器更新到最大，防止减小到零。超时时间初始化时一般都是固定好的。