0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何实现模拟看门狗?

工程师 来源:STM32 作者:逸珺 2020-10-23 14:51 次阅读

作者:逸珺

转自:STM32

对于看门狗大家或许不陌生,但对于模拟看门狗有的朋友可能就不甚了解了。本文来聊聊模拟看门狗,旨在梳理相应的概念,理解模拟看门狗原理、与常规看门狗的异同点以及工程应用价值。

啥是看门狗?

一般来讲,单片机的看门狗可简单看成相对独立的两部分,即计时单元和监控单元。计时单元实现计数与重装。在计数过程中,软件可以适时对计数器的初始值进行重装,以防溢出。监控单元监视计时器的溢出事件,若计数器因未被软件适时重装而发生溢出,看门狗通常会执行复位动作,比如复位处理器

以STM32F4系列单片机独立看门狗IWDG( Independent watchdog)为例,看看其计时电路的功能架构:

我们再结合STM32的复位逻辑模块,来大致看看IWDG的复位控制过程。

当IWDG看门狗模块监测到计数溢出时,IWDG reset信号输出低,经过与逻辑电路触发脉冲发生器,产生一个正向窄脉冲以控制MOSFET在该脉冲宽度期间导通,并经由滤波电路产生系统复位事件信号,进而触发STM32复位。

上面大致介绍了常见的独立看门狗的功能及工作流程。那么STM32芯片的模拟看门狗是又怎么回事呢?跟上面提到的独立看门狗有关系吗?它是怎么工作的?

请继续阅读。。.。。

模拟看门狗

模拟看门狗跟上面提到的监控微处理器是否正常运行的独立看门狗没有关系,它是基于ADC外设应用的一个功能模块。它以类似于独立看门狗的方式进行工作, 只不过它监视的是模拟通道输入信号幅度,当监测到输入异常时会触发模拟看门狗事件。软件上基于模拟狗事件再进行相应的处理。

当我们在对模拟看门狗做初始化配置时,需事先设定看门狗要监视的模拟输入通道的输入阈值,即上下门限值【被监测模拟信号幅度对应的ADC值】。当模拟看门狗监测到输入信号电压超过阈值时,它将产生看门狗事件,并可以触发中断以运行相应处理代码。

如果说没有这个模拟看门狗,而我们又需要对模拟输入信号幅度做实时监测,往往会有两方面的方案。其一,我们通过软件方式,对ADC采样值进行代码轮询。显然,这会大大增加CPU的负荷,而且实时性也难以保证。其二,我们可以考虑额外设计硬件监控电路。比方,将模拟输入外接两个比较器,将模拟信号与外部产生的上下边界比较阈值进行比较(如下图),从而产生中断信号给单片机也能实现类似的实时功能需求。

那么,此时需要更多的外围器件并占用单片机额外的中断请求引脚。

不难看出,对于模拟输入信号幅度的监测,借助于STM32片内模拟看门狗可轻松实现硬件监测,既无须外扩硬件电路也无须软件轮询信号的合法性或安全性。同时,又大大减轻了CPU的负荷,并保证了对输入异常的实时响应。

模拟看门狗在哪里?

既然模拟看门狗是ADC模块的一部分功能单元,我们不妨以看看STM32F4系列的ADC框图。对于如何使用一个外设模块,首先浏览其功能框图无疑是个不错举措。我们可以从ADC模块的功能框图中找到模拟看门狗功能单元之所在。

有啥工程应用价值?

到此,我们知道模看门狗可监控模拟信号是否超界,据此我们可以想到这样一些应用场合:

供电电源超界检测。在产品开发中,常常需要实现较为智能的电源诊断。在一个产品的关键功能链中,电源是否异常往往需要格外关注。通常需要相应的诊断检测电路,以检测设备电源电压是否超出限定值,如超出限定值需做出诊断报警。这在工业产品、汽车电子、医疗器械中都有明确强制要求。

实现控制环路fail-safe模式。比如一个控制系统根据采集到的传感器信号来控制阀门的开度,以实现流量控制。或者一个速度控制系统,如果传感器信号异常,需要马上将设备置于功能安全状态,以避免造成经济损失或者带来人身伤害。还比如一个电机转速控制系统,如果电流传感器值超限,需要马上让电机停机等。

其实,需要做模拟监测的场合还很多,这里不多做列举。

代码怎么写呢?

下面给出大致参考例程,主要演示实现的基本思路和框架,细节根据项目相应需求完善。 顺便提醒,尽量基于 STM32CubeMx 来着手我们的 STM32 软件开发。

static void ADC_Config(void){ ADC_ChannelConfTypeDef sConfig; ADC_AnalogWDGConfTypeDef AnalogWDGConfig; /* 初始化 */ AdcHandle.Instance = ADCx; AdcHandle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1; /* 异步时钟模式,时钟不分频 */ AdcHandle.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; /* 12位 */ AdcHandle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; /* 右对齐模式 */ AdcHandle.Init.ScanConvMode = DISABLE; /* Sequencer disabled (ADC conversion on only 1 channel: channel set on rank 1) */ AdcHandle.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV; /* EOC标志指示转换结束 */ AdcHandle.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE; /* 自动延迟转换功能禁用 */ AdcHandle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE; /* 禁用连续模式,单次模式 */ AdcHandle.Init.NbrOfConversion = 1; AdcHandle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; AdcHandle.Init.NbrOfDiscConversion = 1; AdcHandle.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIG_T3_TRGO; /* Timer 3 触发 */ AdcHandle.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING; /* 软件触发 */ AdcHandle.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE; /* DMA 循环模式使能 */ AdcHandle.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN; /* 如溢出DR寄存器将被最后的转换结果覆盖 */ AdcHandle.Init.OversamplingMode = DISABLE; /* 禁用过采样 */ if (HAL_ADC_Init(&AdcHandle) != HAL_OK) { /* 初始化错误处理 */ Error_Handler(); } /* 如ADC转换超出所设模拟看门狗窗口,则考虑到IT在每次ADC转换后发生,*/ /* 请选择足够长的采样时间和ADC时钟,以免在IRQHandler中产生开销。*/ sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_5; /* 通道选择 */ sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1; /* Rank 选择 */ sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_6CYCLES_5; /* 采样时间 */ sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED; /* 单端输入模式 */ sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE; /* 无偏移 */ sConfig.Offset = 0; /* 偏移禁用,该值无用 */ if (HAL_ADC_ConfigChannel(&AdcHandle, &sConfig) != HAL_OK) { /* 通道配置错误处理 */ Error_Handler(); } /* 设置模拟看门狗阈值 */ /* Analog watchdog 1 模拟看门狗配置 */ AnalogWDGConfig.WatchdogNumber = ADC_ANALOGWATCHDOG_1; AnalogWDGConfig.WatchdogMode = ADC_ANALOGWATCHDOG_ALL_REG; AnalogWDGConfig.Channel = ADCx_CHANNELa; AnalogWDGConfig.ITMode = ENABLE; AnalogWDGConfig.HighThreshold = (RANGE_12BITS * 5/8); AnalogWDGConfig.LowThreshold = (RANGE_12BITS * 1/8); if (HAL_ADC_AnalogWDGConfig(&AdcHandle, &AnalogWDGConfig) != HAL_OK) { /* 配置错误处理 */ Error_Handler(); } } void HAL_ADC_LevelOutOfWindowCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) { /* 看门狗错误处理,这里可以实现fail-safe需求*/ /* 1.比如关闭关键电路 */ /* 2.设置报警标志 */ /* 3.代码尽可能运行短 */ 。。.。。 ubAnalogWatchdogStatus = SET; } #define ADCCONVERTEDVALUES_BUFFER_SIZE 256 /* 数组aADCxConvertedValues[]大小 */ /* ADC转换结果 */ static __IO uint16_t aADCxConvertedValues[ADCCONVERTEDVALUES_BUFFER_SIZE]; static void start_adc(void){ /* 启动ADC以DMA模式运行 */ if (HAL_ADC_Start_DMA(&AdcHandle, (uint32_t *)aADCxConvertedValues, ADCCONVERTEDVALUES_BUFFER_SIZE ) != HAL_OK) { /* 启动错误处理 */ Error_Handler(); } }

总结

这里针对STM32芯片模拟看门狗的概念及原理做了较为清晰的介绍,它也算是STM32一个具有特色的功能模块。对于产品开发中需要进行模拟输入幅值监控的场合,使用它会非常便利。

责任编辑:haq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电路图
    +关注

    关注

    10320

    文章

    10718

    浏览量

    527957
  • 单片机
    +关注

    关注

    6032

    文章

    44513

    浏览量

    632696
  • STM32
    +关注

    关注

    2265

    文章

    10870

    浏览量

    354694
  • 信号
    +关注

    关注

    11

    文章

    2778

    浏览量

    76606
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    看门狗定时器的工作原理

    看门狗定时器是一种独立的计时器硬件模块,其核心功能是倒计时。如果系统软件在计时器超时前没有对其进行复位操作(即“喂狗”),看门狗将触发一个预定义的动作,通常是系统复位或中断。
    的头像 发表于 10-21 14:18 242次阅读
    <b class='flag-5'>看门狗</b>定时器的工作原理

    Sitara AM6442 RTI看门狗调试

    电子发烧友网站提供《Sitara AM6442 RTI看门狗调试.pdf》资料免费下载
    发表于 08-27 11:26 0次下载
    Sitara AM6442 RTI<b class='flag-5'>看门狗</b>调试

    【GD32F470紫藤派开发板使用手册】第七讲 FWDG-看门狗实验

    通过本实验主要学习以下内容: 独立看门狗的原理 独立看门狗功能介绍 实现独立看门狗功能
    的头像 发表于 05-11 10:13 919次阅读
    【GD32F470紫藤派开发板使用手册】第七讲 FWDG-<b class='flag-5'>看门狗</b>实验

    【GD32H757Z海棠派开发板使用手册】第七讲 FWDG-看门狗实验

    通过本实验主要学习以下内容: 独立看门狗的原理 独立看门狗功能介绍 实现独立看门狗功能
    的头像 发表于 05-10 09:37 646次阅读
    【GD32H757Z海棠派开发板使用手册】第七讲 FWDG-<b class='flag-5'>看门狗</b>实验

    想用模拟看门狗低于下限电压方式来实现中断唤醒,没有成功是哪里的问题?

    想用模拟看门狗低于下限电压方式来实现中断唤醒,但是没有成功,有没有配置成功过的高手?
    发表于 05-07 06:09

    使用模拟看门狗时,只要加上滤波就不产生中断事件,为什么?

    请教大家一个问题,使用模拟看门狗时,只要加上滤波(AnalogWDGConfig.FilteringConfig= ADC_AWD_FILTERING_2SAMPLES;),当ADC转换的值不在模拟
    发表于 04-17 06:12

    软件看门狗和硬件看门狗的区别

    软件看门狗和硬件看门狗都是用于监控系统崩溃的工具,它们的作用是在系统出现故障或异常情况时自动恢复系统。  软件看门狗是一种程序,运行在操作系统中,通过定时检测系统是否正常运行来判断系统是否崩溃。如果
    的头像 发表于 04-16 15:10 942次阅读

    TLF35584中集成的看门狗工作应用案例

    看门狗输入引脚 WDI 具有集成的下拉电流 IWDI 。看门狗输入 WDI 可以在“Closed Window”内或随后的“Open Window”期间转换为高电平。
    发表于 03-18 11:27 3618次阅读
    TLF35584中集成的<b class='flag-5'>看门狗</b>工作应用案例

    调试模式下如何调试看门狗

    大家在调试GD32 MCU系统的时候,若开了看门狗外设,是否会碰到进入调试模式看门狗就会咬造成无法调试的问题?
    的头像 发表于 02-23 09:30 1209次阅读
    调试模式下如何调试<b class='flag-5'>看门狗</b>?

    求助,关于看门狗定时器的喂狗时间和多APP看门狗的问题求解

    参考例程,在看门狗定时器时间的配置上,我看到如下函数: /* Step 3- Write match value */ #if(WDT_DEMO == WDT_INTERRUPT_DEMO
    发表于 02-21 06:50

    什么是看门狗?如何实现对系统程序的监控?

    看门狗通过定时器计数器和相关的控制逻辑来实现功能。在系统正常运行时,定时器会以固定的时间间隔重复计数,如果系统一切正常,那么定时器会定期被重置。
    的头像 发表于 02-02 15:58 2352次阅读

    ADUC7024的看门狗能不能在看门狗定时没有到之前,将看门狗给关了啊?

    ADUC7024的看门狗能不能在看门狗定时没有到之前(即没有复位之前),将看门狗给关了啊?
    发表于 01-15 08:17

    芯知识 | 语音芯片中的声音播放提示IC内置看门狗的作用介绍

    随着科技的不断发展,语音芯片在各个领域的应用越来越广泛。其中,声音播放提示IC作为语音芯片的重要组成部分,其功能和性能的提升对于产品的用户体验和稳定性至关重要。而在声音播放提示IC中,内置看门狗
    的头像 发表于 12-20 08:40 494次阅读
    芯知识 | 语音芯片中的声音播放提示IC内置<b class='flag-5'>看门狗</b>的作用介绍

    MCU看门狗应用注意事项

    我们使用的MCU是普冉的PY32F030,这颗芯片在低功耗应用场景下,使用看门狗会有很多的问题和缺陷,需要非常注意,稍有不慎,就会出问题。
    发表于 12-02 09:47 1134次阅读
    MCU<b class='flag-5'>看门狗</b>应用注意事项

    STM32的看门狗原理和示例代码

    看门狗基础:STM32微控制器上的看门狗主要有两种类型:独立看门狗(IWDG)和窗口看门狗(WWDG),这两者都是用于监控系统运行状态的机制,但它们在
    的头像 发表于 12-01 08:00 1872次阅读
    STM32的<b class='flag-5'>看门狗</b>原理和示例代码