深圳市安捷信電氣有限公司 馮瑞明

一、現(xiàn)象、問題描述

筆者在設(shè)計(jì)ARM+Linux的產(chǎn)品中，使用了看門狗ADM706.這款I(lǐng)C的定時(shí)間隔為1.6S。由于我們使用ARM9的內(nèi)核，操作系統(tǒng)為Linux。整個(gè)系統(tǒng)完全啟動(dòng)時(shí)間較長，超出了看門狗的喂狗時(shí)間門限。因此在CPU能完全啟動(dòng)開始喂狗前，看門狗又給出了復(fù)位信號(hào)，導(dǎo)致CPU重啟。由于成本的原因，此款看門狗IC的定時(shí)復(fù)位間隔時(shí)間已經(jīng)定死，不能由CPU設(shè)置。我們無法通過更改看門狗的喂狗間隔時(shí)間，以滿足CPU的啟動(dòng)要求。

圖1 使用的看門狗電路圖

圖2 改進(jìn)看門狗電路

圖3 看門狗波形圖

圖4 ADM706內(nèi)部框圖

圖5 最終版看門狗電路

二、關(guān)鍵過程及根本原因分析

使用的看門狗電路如圖1所示：

RESET信號(hào)為看門狗輸出的復(fù)位信號(hào)，WDI為CPU輸出的喂狗信號(hào)。在1.6S的時(shí)間內(nèi)，WDI信號(hào)有從高到低或者從低到高的變化，則看門狗內(nèi)部的定時(shí)器清零，重新計(jì)數(shù)，無復(fù)位信號(hào)輸出。

由于采用LINUX內(nèi)核的操作系統(tǒng)，BOOTLOADER采用U-BOOT。在從U-BOOT跳轉(zhuǎn)到LINUX內(nèi)核的過程中，必須關(guān)閉定時(shí)器中斷。CPU不能定時(shí)喂狗，且跳轉(zhuǎn)執(zhí)行的間隔時(shí)間都大于1.6S。因此需要關(guān)閉看門狗的復(fù)位輸出信號(hào)，以使CPU能完全啟動(dòng)。

三、改進(jìn)電路及問題

電路圖更新為如圖2所示：

采用此電路后，CPU啟動(dòng)后，在U-BOOT程序中設(shè)置CLOSE_WATCHDOG信號(hào)為高電平，可以關(guān)閉看門狗的復(fù)位信號(hào)輸出，CPU可以正常啟動(dòng)完成。在裝載完驅(qū)動(dòng)程序后，定時(shí)每100ms在WDI管腳輸出喂狗信號(hào)。設(shè)置CLOSE_WATCHDOG信號(hào)為低，打開看門狗的復(fù)位信號(hào)輸出。當(dāng)1.6S后，沒有喂狗信號(hào)后，看門狗輸出復(fù)位信號(hào)復(fù)位CPU，CPU重啟。

后測試發(fā)現(xiàn)如下問題：

1.在U-BOOT下，按復(fù)位鍵，CPU不能復(fù)位；

2.在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中，電源短時(shí)跌落后恢復(fù)，系統(tǒng)有時(shí)不能啟動(dòng)；

3.有時(shí)加載驅(qū)動(dòng)完成后，打開看門狗復(fù)位信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)重啟現(xiàn)象。

問題分析：

問題一，在U-BOOT下，由于關(guān)閉了看門狗的輸出信號(hào)，因此沒有復(fù)位信號(hào)輸出到CPU上，CPU不能復(fù)位，表現(xiàn)為復(fù)位鍵不起作用。

問題二，在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中，由于CLOSE_WATCHDOG信號(hào)為高，關(guān)閉看門狗的復(fù)位信號(hào)輸出。當(dāng)電源短時(shí)跌落后恢復(fù)，有時(shí)CLOSE_WATCHDOG信號(hào)依然保持高電平。沒有看門狗復(fù)位信號(hào)輸出到CPU上，CPU不能正常的復(fù)位，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常啟動(dòng)。

問題三，在加載完成驅(qū)動(dòng)后，先給WDI輸出一個(gè)脈沖信號(hào)喂狗。然后打開看門狗的復(fù)位信號(hào)?？撮T狗的波形如圖3所示。

從圖3中，我們可以看出，假如我們喂狗，MR信號(hào)變?yōu)楦唠娖?。可是RESET信號(hào)依然會(huì)維持200ms的低電平。此時(shí)，我們打開看門狗電路，給CPU輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)引起CPU復(fù)位。當(dāng)MR信號(hào)維持高電平1.6S，且WDI無電平變化，看門狗輸出復(fù)位信號(hào)。因此打開看門狗電路會(huì)引起CPU復(fù)位的概率是：0.2/1.6=12.5%。

仔細(xì)閱讀此看門狗IC的DATASHEET?？撮T狗IC的框圖如圖4。

此看門狗IC內(nèi)部包括三部分功能：

1.看門狗定時(shí)器輸出電路WDI、WDO管腳

看門狗的定時(shí)器，當(dāng)MR為低電平或WDI有電平變化時(shí)清零。當(dāng)定時(shí)器溢出，WDO輸出低電平。一旦定時(shí)器清零，WDO輸出高電平。

2.上電復(fù)位電路MR、VCC、RESET

當(dāng)VCC失敗或MR上有低電平，一旦上述條件消失，RESET輸出一個(gè)200ms寬度的低電平信號(hào)。因此，當(dāng)WDO直接連到MR管腳上后，RESET輸出一個(gè)周期為1.6S，低電平寬度為200ms的復(fù)位信號(hào)。

3.電源監(jiān)控電路PFI、PFO

PFI的輸入電平低于1.25V時(shí)，PFO輸出一個(gè)低電平。

根據(jù)IC的上述特點(diǎn)更改復(fù)位電路如圖五所示。

四、總結(jié)

采用圖五所示電路，使看門狗IC實(shí)現(xiàn)看門狗電路和上電復(fù)位電路兩種功能。滿足帶操作系統(tǒng)的CPU啟動(dòng)時(shí)間長，需通過電壓跌落試驗(yàn)等要求。也可以滿足需要實(shí)現(xiàn)休眠功能要求的場景。此電路可以做為帶操作系統(tǒng)CPU或需實(shí)現(xiàn)休眠功能的CPU標(biāo)準(zhǔn)復(fù)位電路。由于單片機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間短，在無需休眠功能的場景下，單片機(jī)的復(fù)位電路可不使用圖五推薦電路。

[1]ADM706R.