看門狗的工作原理、使用和設計思路

看門狗（watchdogtimer）是一個定時器電路。一般有一個輸入叫喂狗，一個輸出到MCU的RST端。MCU正常工作的時候，每隔一端時間輸出一個信號到喂狗端，給WDT清零。如果超過規定的時間不喂狗（一般在程序跑飛時），WDT定時超過，就會給出一個復位信號到MCU，使MCU復位，戒備MCU死機。看門狗的作用就是戒備程序發生死循環，或者說程序跑飛。

工作原理：在系統運行以后也就啟動了看門狗的計數器，看門狗就開始自動計數，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統復位。所以在使用有看門狗的芯片時要留意清看門狗。

硬件看門狗是利用一個定時器來監控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，要在定時時間到之前對定時器進行復位。如果出現死循環或者說PC指針回不來，那么定時時間到了后就會使單片機復位。

軟件看門狗技術的原理也是類似的，只不過是用軟件的辦法實現。還是以51系列為例，在51單片機中有兩個定時器，用來對主程序的運行進行監控。我們可以對T0設定一定的定時時間，當萌生定時中斷的時候對一個變量進行賦值，而這個變量在主程序運行的開始已經有了一個初值。這里設定的定時值要小于主程序的運行時間，然后在主程序的尾部對變量的值進行判斷。如果值發生了預期的變化，就說明T0中斷正常；如果沒有發生變化則使程序復位。

T1用來監控主程序的運行。我們給T1設定一定的定時時間，在主程序中對其進行復位。如果不能在一定的時間里對其進行復位，T1的定時中斷就會使單片機復位。在這里T1的定時時間的設置要大于主程序的運行時間，給主程序留有一定的的裕量。而T1的中斷正常與否則是由T0定時中斷子程序來監視。這樣就構成了一個循環：T0監視T1、T1監視主程序、主程序又監視T0，從而保證系統穩定運行。

51系列有專門的看門狗定時器，對系統頻率進行分頻計數。定時器溢出時，將引起復位。看門狗可設定溢出率，也可單獨用來作為定時器使用。

C8051Fxxx單片機內部也有一個21位的使用系統時鐘的定時器，該定時器測試對其控制寄存器的兩次特定寫操作的時間間隔。如果這個時間間隔超過了編程定義的極限值，將萌生一個WDT復位。

看門狗使用留意：大多數51系列單片機都有看門狗。當看門狗沒有被定時清零時，將引起復位，這可戒備程序跑飛。設計者非得清楚看門狗的溢出時間，來決定在適宜的時候清看門狗。清看門狗也不能太過頻繁，否則會造成資源浪費。程序正常運行時，軟件每隔一定的時間（小于定時器的溢出周期）給定時器置數，即可防止溢出中斷而引起的誤復位。

看門狗運用：看門狗可用來恢復系統的正常運行，同時也是一種有效的監視管理器（具有鎖定光驅、鎖定任何指定程序的作用，可用在家庭中戒備小孩無節制地玩游戲、上網、看錄像等，具有很好的使用價值）。

系統軟件看門狗的設計思路：

1、看門狗定時器T0的設置

在初始化程序塊中設置T0的工作方式，并開啟中斷和計數功能。系統Fosc=12MHz，T0為16位計數器，最大計數值為（2的16次方）-1=65535，T0輸入計數頻率是Fosc/12，溢出周期為(65535+1)/1=65536(s)。

2、計算主控程序循環一次的耗時

考慮系統各功能模塊及其循環次數，本系統主控制程序的運行時間約為16.6ms。系統設置看門狗定時器T0定時30ms（T0的初值為65536-30000=35536）。主控程序的每次循環都將刷新T0的初值。如程序進入死循環，而T0的初值在30ms內未被刷新，這時看門狗定時器T0將溢出并申請中斷。

3、設計T0溢出所對應的中斷服務程序

此子程序只須一條指令，即在T0對應的中斷向量地址（000BH）寫入無條件轉移命令，把計算機拖回整個程序的第一行，對單片機重新進行初始化并獲得正確的執行順序。

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