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看门狗电路基本功能是在发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动。看门狗计数器正常工作时自动计数,程序流程定期将其复位清零,如果系统在某处卡死或跑飞,该定时器将溢出,并将进入中断。在定时器中断中执行一些复位操作。
使系统恢复正常的工作状态,即在程序没有正常运行期间,如期复位看门狗以保证所选择的定时溢出归零,使处理器重新启动。看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定,通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。
编程时,可在软件的合适地方加一条喂狗指令,使看门狗的定时时间永远达不到预置时间,系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞,用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时,则看门狗定时时间很快增长到预置时间,迫使系统复位。
扩展资料;
看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时,定e799bee5baa6e4b893e5b19e339时复位计数器,使得计数器的值不超过某一值,当CPU不能正常工作时,由于计数器不能被复位,因此其计数会超过某一值,从而产生复位脉冲,使得CPU恢复正常工作状态。
看门狗型比较器型复位电路的基本原理,上电复位时,由于组成了一个RC低通网络,所以比较器的正相输入端的电压比负相端输入电压延迟一定时间。而比较器的负相端网络的时间常数远远小于正相端RC网络的时间常数,因此在正端电压还没有超过负端电压时,比较器输出低电平,经反相器后产生高电平。
参考资料 百度百科--看门狗
PLC是硬件和软件结合的,硬件负责具体的开门操作,软件是负责控制硬件开门的
指令冗余法
单片机操作时序完全由程序计数器PC控制,一旦PC因干扰出现错误,
程序便脱离正常轨道,出现“乱飞”、改变操作数数值以及将操作数误认为
操作码等。为了使“乱飞”程序迅速纳入正轨,应该多用单字节指令,并在
关键地方插入一些空操作指令NOP或将有效单字节指令重写,这就叫做指
令冗余。
1. NOP指令的使用:
在双字节指令或三字节指令之后插入两条NOP指令,可保证其后
的指令不被拆散。在对程序流向起决定作用的指令
(如RET、ACALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC、
DJNZ等)和对系统状态起决定作用的指令(如SETB、EA等)
之前插入两条NOP指令,使“乱飞”程序迅速纳入正轨。
2. 重要指令冗余:
在对程序流向起决定作用的指令(如RET、ACALL、LCALL
LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC等)和某些对系统状态起决定
作用的指令(如SETB、EA等)的后面可重复写这些指令,以确保
这些指令的正确执行。采用冗余法使PC纳入正轨的条件是:
跑飞的PC必须指向程序运行区,并且必须执行到冗余指令。
二、软件e68a84e8a2ade79fa5e98193365陷阱法
当乱飞程序进入非程序区或表格区时,无法用冗余指令使程序入轨,此时
可以编软件陷阱程序,拦截乱飞程序,将其迅速引向一个指定位置, 在那里
有程序运行出错处理程序,将程序纳入正轨。软件陷阱的形式如下表。
根据乱飞程序落入陷阱区的位置不同,可选择表中的两种形式之一。
1. 未使用的中断区。 当未使用的中断因干扰而开放时,在对应的中断
服务程序中设置软件陷阱,以及时捕捉错误的中断。返回指令用RETI,
中断服务程序为:
NOP
NOP
POP direct1;将原先断点弹出
POP direct2
PUSH 00H ;断点地址改为0000H
PUSH 00H
RETI
说明:direct1、direct2为主程序中未使用的单元。
2. 未使用的EPROM空间。 EPROM的存储空间很少全部用完。
未用的区域可用0000020000H或020202020000H填满
最后一条应为020000H,当乱飞程序进入此区后,便会迅速入轨。
3.运行程序区。 将陷阱指令组分散放置在用户程序各模块之间的空余单
元里。在正常程序中不执行这些指令。乱飞程序一旦落入此区,便迅速拉到正
确轨道。
4. 中断服务程序区。 设用户主程序运行区间为ADD1~ADD2,
并设定时器T0产生10ms定时中断。当程序乱飞落入ADD1~ADD2
外,并发生了定时中断后,可在中断服务程序中判断中断断点地址ADD×,
若ADD×<ADD1或ADD×>ADD2,说明发生了程序乱飞,则应使
程序返回到复位地址0000H,将乱飞程序拉到正确轨道。
假设ADD1=0100H,ADD2=1000H,2FH、2EH分别为
断点地址高、低字节单元,中断服务程序为:
POP 2FH ;断点地址弹入2FH、2EH
POP 2EH
PUSH 2EH
PUSH 2FH ;恢复断点地址
CLR C ;断点地址与0100H比较
MOV A,2EH
SUBB A,#00H
MOV A,2FH
SUBB A,#01H
JC LOOPN ;断点小于0100H则转
MOV A,#00H ;断点地址与1000H比较
SUBB A,2EH
MOV A,#10H
SUBB A,2FH
JC LOOPN ;断点大于10000H则转
? ;中断处理内容
?
?
RETI ;正常返回
LOOPN:POP 2FH ;修改断点地址
POP 2EH
PUSH 00H ;故障断点为0000H
PUSH 00H
RETI ;故障返回
5. 外部RAM写保护。 单片机外部RAM保存大量数据,其写入指令
为MOVX @DPTR,A。当CPU受到干扰而非法执行该指令时, 会
改写RAM中的数据。为减小RAM中数据丢失的可能性, 可在RAM写作
之前加入条件陷阱,不满足条件时不允许写,并进入陷阱,形成死循环。
具体程序为:
MOV A,#××H
MOV DPTR,#××××H
MOV 6EH,#55H
MOV 6FH,#0AAH
LCALL WPDPSUB
RET
WPDPSUB:NOP
NOP
NOP
CJNE 6EH,#55H,XYJ ;6EH中不为
;55H则落入死循环
CJNE 6FH,#0AAH,XYJ ;6FH中不为
;AAH则落死循环
MOVX @DPTR,A ;A中数据写入
;RAM××××H中
NOP
NOP
NOP
MOV 6EH,#00H
MOV 6FH,#00H
RET
XYJ: NOP ;死循环
NOP
SJMP XYJ
三、看门狗
“看门狗”可使程序脱离“死循环”。“看门狗”可由硬件实现,可由软件
实现,也可由两者结合来实现。软件看门狗的基本思路是:在主程序中对T0
中断服务程序进行监视;在T1中断服务程序中对主程序进行监视;T0中断
监视T1中断。从概率统计的观点,这种相互依存相互制约的抗干扰措施将使
系统的可靠性大大提高。
系统软件包括主程序、高级中断子程序和低级中断子程序三部分。假设将T0
设计成高级中断,T1设计成低级中断,从而形成中断嵌套。主程序流程图如
图1所示。主程序完成系统测控功能的同时,还要监视T0中断因干扰而引起
的中断关闭故障。A0为T0中断服务程序运行状态观测单元,T0每中断一
次,A0便自动加1。在测控功能模块运行程序(主程序的主体)入口处,先
将A0值暂存于E0单元。由于测控功能模块一般运行时间较长,设定在此期
间T0产生定时中断(设T0定时溢出时间小于测控功能模块运行时间),从
而引起A0变化。在测控功能模块的出口处,将A0的即时值与先前的暂存单
元E0的值相比较,观察A0的值是否发生变化。若A0的值发生变化,说明
T0中断运行正常;若A0的值没变化,说明T0中断关闭,则转到0000H
处,进行出错处理。
T1中断程序流程图如图2所示。T1中断程序完成系统特定测控功能的同时,
还要监视主程序的运行状态。在中断服务程序中设置一个主程序运行计数器M,
T1每中断一次,M自动加1,M中的数值与T1定时溢出时间之积表示时间值。
若M表示的时间值大于主程序运行时间T(为可靠起见,T要留有一定余量),
说明主程序陷入死循环,T1中断服务程序便修改断点地址,返回0000H,
进行出错处理。若M小于T,则中断正常返回,M在主程序入口处循环清0
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看门狗电路的应用,使单片机可以在无人状态下实现连续工作,其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连,该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的,一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段 进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号,使单片机发生复位,即程序从程序存储器的起始位置开始执行,这样便实现了单片机的自动复位.
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,每隔一端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,就回给出一个复位信号到MCU,是MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环,或者说程序跑飞。
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.
凌阳61的看门狗比较单一,一个是时间单一,第二是功能在实际的使用中只需在循环当中加入清狗的指令就OK了。
C8051Fxxx单片机内部也e68a84e79fa5e98193333有一个21位的使用系统时钟的定时器,该定时器检测对其控制 寄存器的两次特定写操作的时间间隔。如果这个时间间隔超过了编程的极限值,将产生一个WDT复位。
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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。
看门狗运用:看门狗是恢复系统的正常运行及有效的监视管理器(具有锁定光驱,锁定任何指定程序的作用,可用在家庭中防止小孩无节制地玩游戏、上网、看录像)等具有很好的应用价值.
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
看门狗也有对计算机危害之处。如果用看门狗软件加密并发送到环形网络内(如学校机房),将会造成每发送一次,两台电脑同时中毒一天,还会持续一周蔓延。如:运行速度超慢,桌面背景变换,画图软件要黑色出绿色等等。还会造成每台电脑少几个文件。
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