看门狗watchdog的理解

shuszhao

1.什么是watchdog?
watchdog,中文名称叫做“看门狗”，全称watchdog timer,从字面上我们可以知道其实它属于一种定时器。然而它与我们平常所接触的定时器在作用上又有所不同。普通的定时器一般起记时作用，记时超时(Timer Out)则引起一个中断，例如触发一个系统时钟中断。熟悉windows开发的朋友应该用过windows的Timer，windows Timer的作用与方才所讨论的定时器在功能上是相同的，只是windows Timer属于软件定时器,当windows Timer记时超时则引起App向System发送一条消息从而触发某个事件的发生。我们从以上的描述可知不论软件定时器或硬件定时器他们的作用都是在某个时间点上引起一个事件的发生，对于硬件定时器来说这个事件可能是通过中断的形式得以表现，对于软件定时器，这个事件则可以是以系统消息的形式得以表现。正如本文开头所讲的，watchdog本质上是一种定时器，那么普通定时器所拥有的特征它也应该具备，是的，当它记时超时时也会引起事件的发生，只是这个事件除了可以是系统中断外，它也可以是一个系统重起信号(Reset Signal)，可以这么说吧，能发送系统重起信号的定时器我们就叫它watchdog.
2.watchdog的工作描述
当一个硬件系统开启了watchdog 功能，那么运行在这个硬件系统之上的软件必须在规定的时间间隔内向watchdog发送一个信号.这个行为简称为"喂狗"(feed dog)，以免watchdog记时超时引发系统重起。
3.watchdog存在的意义是什么?
你可能会问watchdog存在的意义是什么?开启了watchdog之后软件必须定时向它发信息，这不是麻烦又耗费资源的行为吗?其实这个行为很重要，这个行为是软件向硬件报告自身运行状态的一中手法。一个软件运行良好，那么它应该可以在规定的时间间隔内向watchdog发送信息，这等同于软件每隔一段时间就告诉硬件：“嘿，哥们，我在好好的跑着呢，你放心吧。”，若软件由于某个不当的操作而进入死循环(也就是俗称的死机)，则他无法向watchdog发送信息了，watchdog将发生记时超时，从而引起硬件重起。如果没有watchdog的存在，程序已经死掉了，但我们的用户还一头雾水，以为系统正在进行大规模的运算而进行耐心的等待。。。这一等可就是天荒地老啊。
针对单片机的看门狗
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16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
基本原理
看门狗,又叫 watchdog timer,是一个定时器电路, 一般有一个输入,叫喂狗(kicking the dog or service the dog),一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一段时间输出一个信号到喂狗端,给 WDT 清零,如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时),WDT 定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的作用就是可防止程序跑飞。也可以防止程序在线运行时候出现死循环。
工作原理：在系统运行以后也就启动了看门狗的计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。所以在使用有看门狗的芯片时要注意清看门狗。
硬件看门狗
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。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等,价格4~10元不等.
软件看门狗
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余量。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。
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。也可以防止程序在线运行时候出现死循环。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。

yangxf0120

谢谢分享看门狗watchdog

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