采用看门狗与上电复位的功能保持系统完整性

由于有如此多的微处理器和微控制器制造商集成了片上监控电路，您可能想知道为什么分立式看门狗，上电复位，处理器伙伴和监控芯片仍然蓬勃发展。

快速回答一个简单的功能，如重置可能会导致问题。不同的应用对微控制器（MCU）的启动和断电顺序施加了非常不同的条件;外部独立监管机构可以为集成单位提供一层保证。

本文介绍了可用于确保处理器不会进入未知状态或在不需要时重置的处理器配套芯片。它比较了这些通用部件的功能和优点，这些通用部件几乎可以连接到任何具有复位或高电平中断的MCU。

本文将研究简单的上电复位，电压监控和看门狗功能。后续文章将讨论智能复位，系统管理器，智能开/关控制器，多电压监控器，顺控器以及具有非易失性和电池供电的实时时钟和存储器的器件。

上电复位

提供重要服务的最简单功能是上电复位。这些部件向设计人员保证，如果输入电压不稳定且高于某个预定阈值，系统将不会过早上电。片状复位脉冲持续时间不足以满足处理器的最小脉冲宽度，可能导致处理器从一开始就失控。

选择正确的上电复位时，您有选项和固定约束。例如，固定约束可能是有效的高或低复位脉冲，必须与处理器的复位或中断级别配对。您施加的约束是重置超时和阈值级别。

许多上电复位使用电压电平监控。电压监控的附加功能越来越重要，因为较低电压微电脑取决于电池功率和/或环境能量收集以监控或控制真实世界状况。功率稳定性是关键，因为电压越低，对噪声的敏感度越高。 5 V处理器可能看不到RF发射器键控的影响，但1.8 V处理器可能会，特别是如果能量储备很低。

毫无疑问，微控制器制造商在添加模拟比较器和运算放大器方面做得非常出色，如果功率过低，可以用它们触发有序关机。然而，如果没有保持大量的数字逻辑和模拟模块存活，微型电流可以以更少的电流睡眠。通常，小型离散监控器可以比微处理器消耗更少的电流并保持良好的模拟分辨率。

许多低成本部件都是固定用于特定电压的系统。 Maxim提供了一种非常易于使用的器件。 Maxim MAX699CWE +低成本，上电复位和看门狗控制器（图1），专为5 V系统而设计，提供低电平有效复位脉冲，上电，断电和低压掉电条件。这种固定功能的看门狗功能取决于来自微型的稳定脉冲序列。如果看门狗芯片没有看到脉冲超过一秒钟，则发出复位脉冲。

图1：Maxim的低成本上电复位和看门狗芯片的非常基本的功能是许多人需要确保微控制器不被锁定的一个未知或有故障的状态。只需一个外部上拉电阻即可将其与5 V micro连接。

3 V系统的类似部件来自意法半导体及其STM708SM6F监控器和看门狗芯片。与Maxim部分一样，它具有固定的看门狗持续时间。如果它在1.6秒间隔内没有看到来自微型的“我活着”脉冲，它将发出一个复位脉冲（典型值为200 ms）。该部分提供双轨输出以及电源故障输出，如果功率下降到可接受的阈值以下，则可以提醒微电脑。如果系统电压下降，将二极管和电容器放置在微型电压的VCC上将使它有更多的时间以有序的方式关闭（图2）。

图2：某些看门狗上的电源失效选项允许您向微型电脑添加一个小电荷存储器，这可以让它有足够的时间在电源故障即将来临时以有序和可恢复的方式关闭。

一个不错的解决方案来自ADI公司的ADM63xx系列监控电路，具有看门狗和手动复位功能。 ADM6316DZ26ARJZ-R7等器件提供26个阈值选项，从2.5到5 V，步长为100 mV，4个复位超时选项，从1 ms到1.12 s。手动复位引脚还通过可选的开漏或推挽式输出触发可靠的复位脉冲。这些小型SOT 23-5器件功耗低于5μA，具有非常基本的复位时序和看门狗时序特性（图3）。

图3：基本复位（左）和看门狗定时（右）功能跟踪电压稳定性和固定或用户定义的阈值电平。

用户级可调整性

尝试使用固定参数来适应每种情况可能适用于大多数应用程序，但工程师需要对其系统进行微调和调整，以便从电源中挤出最后一点能量。在这里，可调节水平选择可以帮助。例如，采用SOT-23-5 Intersil ISL88014IH5Z-TK低电平有效，200 ms（最小值）开集电极上电复位，可调节或可选择阈值电平。外部电容可以增加超时延迟。该器件是双电压监视器，具有2.5，3，3.3和5 V的可选固定输入电平，以及可调节电平，可降至0.6 V，精度为1.5％。

高低导轨均可用作开路集电极，漏极开路，推挽式或图腾柱式输出。 5.5μA的低电源电流也很有吸引力。 Intersil电压监控器的培训模块在Digi-Key网站上在线。

ROHM还有一系列上电复位和看门狗器件，具有用户可选择的阈值和复位持续时间。诸如BD37A41FVM-TR之类的MSOP8高电平有效部件和诸如BD87A34FVM-TR之类的低电平有效部件可以检测1.9到4.1 V电平。复位延迟时间和看门狗定时器监视器电平可以使用外部电容独立设置。与此类器件中的其他器件一样，5μA通常是电流消耗，1.5％的精度很容易达到（图4）。

图4：具有看门狗定时器的ROHM电压检测器IC的高电平有效（BD37A - 左）和低电平有效（BD87A - 右）版本具有可选阈值和用户定义的复位延迟时间以及通过外部电容器的看门狗定时器延迟。

系统解决方案

虽然许多看门狗器件使用R/C时序来设置延迟，但Maxim MAX6374KA + T引脚可选看门狗定时器采用了一种有趣的方法。该部分有效地使用数字解复用器来实现静态或动态看门狗功能。

有三个SET输入可以绑定到VSS或VCC，以有效地从200μs到60 s中选择八个固定或预设启动延迟中的一个，并且看门狗间隔从30μs到60 s（图5）。这可能意味着一部分可以针对特定应用硬连线，或者由处理器动态驱动以在固件可以利用这一点时实现更高级别的监督能力。

图5：基于控制逻辑的时序选择允许将一个部件绑定到特定设计或允许更高级别的动态监控功能。例如，如果未发生定期调度的监视程序事件，则监视程序状态输出可以生成高级别中断。处理器可以启动恢复例程并将监视器状态更改为更长的时间段以允许恢复。如果向处理器发出较长持续时间的看门狗脉冲，它将知道密钥进程被锁定且尚未恢复，并且可以控制更大量的重启或重启。

总结

正如我们所讨论的那样，具有分立的上电复位和看门狗可以帮助确保可靠的处理器操作。此外，向配套处理器添加功能允许更高级别的功能来保持系统完整性。处理器和配套部件不是由集成的上电复位和看门狗推动，而是为工程师提供更大的设计灵活性。

随后的文章将研究智能复位，系统管理器，智能开/关控制器，多电压监控器，顺控器以及具有非易失性和电池供电的实时时钟和存储器的器件。