引 言

    软件的可靠性一直是一个关键问题。任何使用软件的人都可能会经历计算机死机或程序跑飞的问题，这种情况在嵌入式系统中也同样存在。由于单片机的抗干扰能力有限，在工业现场的仪器仪表中，常会由于电压不稳、电弧干扰等造成死机。在水表、电表等无人看守的情况下，也会因系统遭受干扰而无法重启。为了保证系统在干扰后能自动恢复正常，看门狗定时器(watchdog timer)的利用是很有价值的。

    1 看门狗的作用

    看门狗定时器是一个计数器，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。

    2 看门狗问题及相关实验

    现今市面上流行的一些单片机，多嵌有内部wdt，如ti的msp430系列，philips的p87xxx和p89xxx系列，microchip的pic列，atmel的at89sxx系列和holtek公司的htxxx系列。但是这些内部看门狗在工作时，多存在一定的误差。一些工程师在设计的过程中，由于忽略了这一点，导致系统出现异常。msp430系列单片机是美国德州仪器公司(ti)近几年开发的新一代单片机，该系列是一款16位、具有精简指令集、超低功耗的全新概念混合型单片机。在众多单片机系列中，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为一颗耀眼的新星。其内部自带看门狗及复位电路，理论上如果程序跑飞，可用看门狗将其复位。但在实际使用过程中，发现看门狗的作用并非万无一失，以下实验证明了这一点。

    实验电路如图1所示。

    实验程序清单：

    #include

    void main(void){

    p1dir l=oxof； ／／设置p1．2～p1．o为输出

    for(;;){

    volatile unsigned int i;

    wdtctl=wdtpw+ wdtcntcl；

    ／／复位wdt计数器

    piout==oxot； ／／p1．0～p1．2相互异或

    i=5000; ／／延时

    d0(i--);

    while(i!=o);

    }

    }

    上述实验启动后，如果程序正常运行，led会闪烁。缺省时，msp430的看门狗是允许状态，所运行的程序会不断地访问看门狗。理论上，这个系统是不会发生启动失败的，因为即使启动失败，看门狗也应该在数百毫秒内启动，复位整个系统。基于这种思想，对单片机的复位进行测试。k2断开，用k1连续产生。reset信号，测试看门狗使系统重启的成功率。k2闭合，则reset端高电平，理论上k1不能有效产生复位脉冲，观察看门狗是否起作用。

    3 实验结果与分析

    实验结果如下：k2断开，连续开关k1，上电重启系统，平均155次失败1次(led不闪)，即看门狗失效概率0．6%；k2闭合，连续开关k1，平均18次失败1次(led不闪)，且一旦失败，将连续失败下去，看门狗无效率占到了约5．5%。

    另外，当采用同样具有内置看门狗的其他系列单片机替代实验中的msp430，启动程序段作相应修改时，实验结果仍大致相同，这说明具有内置看门狗的单片机面临的问题是相同的。经分析可能有如下原因：

    ①由于看门狗的时钟不独立，计数时钟与系统为同一分频链路，因此看门狗不能在系统出现问题时有效运作。

    ②由于时钟可用软件设置，启动失败时，开机时钟可能处于空档，没有时钟看门狗不能生效。

    ③有些看门狗需要用软件设置或启动，因此启动失败后,初始化程序没有激活，cpu可能跳转到随机代码，使看门狗被禁止。这样的看门狗是需要有可靠的上电复位作保证的，因此，从理论上讲，原设计存在着不合理性。基于上述分析，采用片外看门狗专用芯片tps3823由独立的分频振荡电路提供计数脉冲。实验电路如图2所示。