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工控系統在運行時，通常都會遇到各種各樣的現場干擾，抗干擾能力是衡量工控系統性能的一個重要指標。看門狗(Watchdog)電路是自行監測系統運行的重要保證，幾乎所有的工控系統都包含看門狗電路。在8096系列單片機和增強型8051系列單片機中，該系統已經做在芯片內部，用戶只要用軟件開放它就可以，使用很方便。但目前工控系統仍在使用廉價的普通型8051系列單片機，則看門狗電路必須由用戶自己建立。 看門狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統需要出讓一個定時器資源，這在許多系統中很難辦到，而且若系統軟件運行不正常，可能導致看門狗系統也癱瘓。硬件看門狗是真正意義上的“程序運行監視器”，如計數型的看門狗電路通常由555多諧振蕩器、計數器以及一些電阻、電容等組成，分立元件組成的系統電路較為復雜，運行不夠可靠。 X25045芯片簡介 X25045是美國Xicor公司的生產的標準化8腳集成電路，它將EEPROM、看門狗定時器、電壓監控三種功能組合在單個芯片之內，大大簡化了硬件設計，提高了系統的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統功耗，是一種理想的單片機外圍芯片。X25045引腳如圖1所示。 圖1 X25045引腳圖 其引腳功能如下。 CS：片選擇輸入； SO：串行輸出，數據由此引腳逐位輸出； SI：串行輸入，數據或命令由此引腳逐位寫入X25045； SCK：串行時鐘輸入，其上升沿將數據或命令寫入，下降沿將數據輸出； WP：寫保護輸入。當它低電平時，寫操作被禁止； Vss：地； Vcc：電源電壓； RESET：復位輸出。 X25045在讀寫操作之前，需要先向它發出指令，指令名及指令格式如表1所示。 表1 X25045指令及其含義 X25045看門狗電路設計及編程 X25045硬件連接圖如圖2所示。X25045芯片內包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預置系統的監控時間。在看門狗定時器預置的時間內若沒有總線活動，則X25045將從RESET輸出一個高電平信號，經過微分電路C2、R3輸出一個正脈沖，使CPU復位。圖2電路中，CPU的復位信號共有3個：上電復位(C1、R2)，人工復位(S、R1、R2)和Watchdog復位(C2、R3)，通過或門綜合后加到RESET端。C2、R3的時間常數不必太大，有數百微秒即可，因為這時CPU的振蕩器已經在工作。 圖2 X25045看門狗電路硬件連接圖 看門狗定時器的預置時間是通過X25045的狀態寄存器的相應位來設定的。如表2所示，X25045狀態寄存器共有6位有含義，其中WD1、WD0和看門狗電路有關，其余位和EEPROM的工作設置有關。 表2 X25045狀態寄存器 WD1＝0，WD0=0，預置時間為1.4s。 WD1＝0，WD0=1，預置時間為0.6s。 WD1＝1，WD0=0，預置時間為0.2s。 WD1＝1，WD0=1，禁止看門狗工作。 看門狗電路的定時時間長短可由具體應用程序的循環周期決定，通常比系統正常工作時最大循環周期的時間略長即可。編程時，可在軟件的合適地方加一條喂狗指令，使看門狗的定時時間永遠達不到預置時間，系統就不會復位而正常工作。當系統跑飛，用軟件陷阱等別的方法無法捕捉回程序時，則看門狗定時時間很快增長到預置時間，迫使系統復位。 以下是C語言編寫的看門狗程序部分。 #include "reg51.h" sbit cs=P1^2;/*片選信號由P1.2產生*/ sbit sck=P1^3; /*時鐘信號由P1.3 產生*/ sbit si=P1^0; /*SI由P1.0產生*/ sbit so=P1^1; /*SO由P1.1產生*/ sbit c=ACC^7; /*定義位變量*/ bdata unsigned char com; void tran() /*發送一字節數據子函數*/ { unsigned char i; for(i=0; i＜8; i++) { ACC=com; /*將數據放入a中*/ si=c; sck=0; /*sck產生一個上跳變*/ sck=1; com=com＜＜1; /*左移一位*/ } return; } main() { com=0x06; /*發寫讀使能命令*/ cs=0; tran(); cs=1; com=0x01; /*發寫狀態字命令*/ cs=0; tran(); com=0x00; /*定時1.4s*/ tran(); cs=1; ...;系統正常運行的程序部分 } 需要注意的是，在程序正常運行的時候，應該在適當的地方加一條喂狗指令，使系統正常運行時的定時時間達不到預置時間。系統就不會復位。喂狗指令如下。 main() { ...;系統正常運行的程序部分 { cs=0; /*產生cs脈沖*/ cs=1; } } X25045的看門狗電路使用十分方便。X25045內部還集成了512BEEPROM和電壓運行監視系統，只需這樣一塊芯片，外加晶振和復位電路就可以組成單片機的應用系統，非常適合于便攜式儀器和嵌入式系統的設計。 |
