X25045 看门狗电路芯片的电路设计

X25045 看门狗电路芯片的电路设计

看门狗(Watchdog)电路是嵌入式系统需要的抗干扰措施之一。本文用X25045芯片设计了一种新的看门狗电路，具有体积小、占用I/O口线少和编程方便的特点，可广泛应用于仪器仪表和各种工控系统中。

前言

工控系统在运行时，通常都会遇到各种各样的现场干扰，抗干扰能力是衡量工控系统性能的一个重要指标。看门狗(Watchdog)电路是自行监测系统运行的重要保证，几乎所有的工控系统都包含看门狗电路。在8096系列单片机和增强型8051系列单片机中，该系统已经做在芯片内部，用户只要用软件开放它就可以，使用很方便。但目前工控系统仍在使用廉价的普通型8051系列单片机，则看门狗电路必须由用户自己建立。

看门狗电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，而且若系统软件运行不正常，可能导致看门狗系统也瘫痪。硬件看门狗是真正意义上的“程序运行监视器”，如计数型的看门狗电路通常由555多谐振荡器、计数器以及一些电阻、电容等组成，分立元件组成的系统电路较为复杂，运行不够可靠。

X25045芯片简介

X25045是美国Xicor公司的生产的标准化8脚集成电路，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机外围芯片。X25045引脚如图1所示。

图1 X25045引脚图

其引脚功能如下。

CS：片选择输入；
SO：串行输出，数据由此引脚逐位输出；
SI：串行输入，数据或命令由此引脚逐位写入X25045；
SCK：串行时钟输入，其上升沿将数据或命令写入，下降沿将数据输出；
WP：写保护输入。当它低电平时，写操作被禁止；
Vss：地；
Vcc：电源电压；
RESET：复位输出。
X25045在读写操作之前，需要先向它发出指令，指令名及指令格式如表1所示。

表1 X25045指令及其含义

X25045看门狗电路设计及编程

X25045硬件连接图如图2所示。X25045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动，则X25045将从RESET输出一个高电平信号，经过微分电路C2、R3输出一个正脉冲，使CPU复位。图2电路中，CPU的复位信号共有3个：上电复位(C1、R2)，人工复位(S、R1、R2)和Watchdog复位(C2、R3)，通过或门综合后加到RESET端。C2、R3的时间常数不必太大，有数百微秒即可，因为这时CPU的振荡器已经在工作。

图2 X25045看门狗电路硬件连接图

看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。如表2所示，X25045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM的工作设置有关。

表2 X25045状态寄存器

WD1＝0，WD0=0，预置时间为1.4s。
WD1＝0，WD0=1，预置时间为0.6s。
WD1＝1，WD0=0，预置时间为0.2s。
WD1＝1，WD0=1，禁止看门狗工作。

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。

以下是C语言编写的看门狗程序部分。

#include "reg51.h"
sbit cs=P1^2;/*片选信号由P1.2产生*/
sbit sck=P1^3; /*时钟信号由P1.3 产生*/
sbit si=P1^0; /*SI由P1.0产生*/
sbit so=P1^1; /*SO由P1.1产生*/
sbit c=ACC^7; /*定义位变量*/
bdata unsigned char com;
void tran() /*发送一字节数据子函数*/
{
unsigned char i;
for(i=0; i<8; i++)
{ ACC=com; /*将数据放入a中*/
si=c;
sck=0; /*sck产生一个上跳变*/
sck=1;
com=com<<1; /*左移一位*/
}
return;
}
main()
{
com=0x06; /*发写读使能命令*/
cs=0;
tran();
cs=1;
com=0x01; /*发写状态字命令*/
cs=0;
tran();
com=0x00; /*定时1.4s*/
tran();
cs=1;
...;系统正常运行的程序部分
}

需要注意的是，在程序正常运行的时候，应该在适当的地方加一条喂狗指令，使系统正常运行时的定时时间达不到预置时间。系统就不会复位。喂狗指令如下。

main()
{
...;系统正常运行的程序部分
{
cs=0; /*产生cs脉冲*/
cs=1;
}
}

X25045的看门狗电路使用十分方便。X25045内部还集成了512BEEPROM和电压运行监视系统，只需这样一块芯片，外加晶振和复位电路就可以组成单片机的应用系统，非常适合于便携式仪器和嵌入式系统的设计。

参考文献

1、李朝青. 单片机原理与控制技术. 北京航空航天大学出版社,2001

2、胡伟,季晓衡．单片机C程序时间及应用实例．人民邮电出版社,2003

3、美国Xicor公司x25045资料