设计智能(néng)看门狗的5条提示

2021-05-10

设计智能(néng)看门狗的5条提示

从系统故障或软件故障中恢复并非易事。故障发生的时间越長(cháng)，识别和恢复故障就越困难。外部看门狗的使用(yòng)是嵌入式系统工程师工具箱中的重要工具。设计看门狗系统时，应考虑五个技巧。

提示＃1 –监视心跳

外部看门狗可(kě)以具有(yǒu)的最简单功能(néng)是监视由主应用(yòng)程序处理(lǐ)器产生的心跳。监测心跳应有(yǒu)两个不同的目的。首先，微控制器应仅在对软件执行功能(néng)检查以确保其正常工作后才生成心跳。其次，心跳应该能(néng)够揭示系统的实时响应是否受到威胁。

可(kě)以使用(yòng)简单的“哑”外部看门狗来监视心跳中的软件功能(néng)和实时响应。外部看门狗应具有(yǒu)分(fēn)配心跳周期以及心跳必须出现在其中的窗口的功能(néng)。心跳窗口的目的是允许看门狗检测到系统的实时响应受到损害。如果功能(néng)检查或实时检查失败，则看门狗然后尝试通过重置应用(yòng)程序处理(lǐ)器来恢复系统。

技巧2 –使用(yòng)低性能(néng)的MCU

可(kě)以监视心跳的外部看门狗的成本相对较低，但会严重限制看门狗系统的功能(néng)和恢复可(kě)能(néng)性。低能(néng)力的微控制器的成本与外部看门狗定时器的成本几乎相同，因此為(wèi)什么不向看门狗添加一些智能(néng)并使用(yòng)微控制器。可(kě)以开发微控制器固件，以实现窗口式心跳监视功能(néng)，而且还要增加更多(duō)功能(néng)。像这样的“智能(néng)”看门狗有(yǒu)时被称為(wèi)主管或安全看门狗，实际上已经在诸如汽車(chē)等不同行业中使用(yòng)了很(hěn)多(duō)年。通常，微控制器看门狗已被保留用(yòng)于安全关键型应用(yòng)，但是考虑到开发工具和硬件成本，它在其他(tā)应用(yòng)中也可(kě)能(néng)具有(yǒu)成本效益。

提示＃3 –监督关键的系统功能(néng)

使用(yòng)小(xiǎo)型微控制器作為(wèi)看门狗的决定為(wèi)看门狗的使用(yòng)方式提供了几乎无限的可(kě)能(néng)性。智能(néng)看门狗的第一个角色通常是监督关键的系统功能(néng)，例如系统電(diàn)流或传感器状态。看门狗如何监视電(diàn)流的一个示例是进行独立测量，然后将该值提供给应用(yòng)处理(lǐ)器。然后，应用(yòng)处理(lǐ)器可(kě)以将自己的读数与看门狗的读数进行比较。如果两者之间存在分(fēn)歧，则系统将执行一棵认為(wèi)适合该应用(yòng)程序的故障树。

提示＃4 –观察交流渠道

有(yǒu)时，嵌入式系统似乎可(kě)以按看门狗和应用(yòng)程序处理(lǐ)器的预期运行，但是从外部观察者来看，它们处于无响应状态。在这种情况下，将智能(néng)看门狗绑定到诸如UART之类的通信通道可(kě)能(néng)会很(hěn)有(yǒu)用(yòng)。当看门狗连接到通信通道时，它不仅监视通道流量，而且还监视看门狗的特定命令。一个很(hěn)好的例子是為(wèi)小(xiǎo)型卫星设计的看门狗，它监视飞行计算机和地面站之间的无線(xiàn)電(diàn)通信。如果飞行计算机对无線(xiàn)電(diàn)无响应，可(kě)以向看门狗发送命令，然后执行该命令并将其用(yòng)于重置飞行计算机。

提示5 –考虑外部定时复位功能(néng)

当使用(yòng)微控制器作為(wèi)看门狗时，毫无疑问，谁在看门狗的问题在许多(duō)工程师的脑海中浮现。使用(yòng)微控制器实现额外的功能(néng)会增加系统的复杂性和新(xīn)的软件元素。如果看门狗掉入杂草(cǎo)中，看门狗将如何恢复？一种选择是使用(yòng)前面讨论过的外部看门狗定时器。智能(néng)看门狗将生成心跳，以防止自己被看门狗定时器重置。另一种选择是让应用(yòng)处理(lǐ)器充当看门狗的看门狗。需要仔细考虑最好的方法，以确保两个处理(lǐ)器都保持预期的功能(néng)。

智能(néng)看门狗的目的是监视系统和主微控制器，以确保它们按预期运行。在系统看门狗的设计过程中，允许支持的功能(néng)数量不断增加可(kě)能(néng)非常诱人。开发人员需要记住，随着智能(néng)看门狗的复杂性增加，看门狗本身将包含潜在的故障模式和错误的可(kě)能(néng)性也随之增加。保持看门狗简单并尽可(kě)能(néng)减少必要的功能(néng)集，将确保可(kě)以对它进行详尽的测试并证明其可(kě)以正常工作。