看門狗技術(shù)在某型相機(jī)導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口板中的應(yīng)用

    摘要：介紹一種將軟件和硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的“看門狗”技術(shù)在某型相機(jī)導(dǎo)航數(shù)據(jù)接口板中的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用給出硬件電路和軟件流程。實(shí)踐證明，采用該技術(shù)可使429接口板具有較高的抗干擾性及高可靠性。

    關(guān)鍵詞：航空相機(jī)； 抗干擾性； 可靠性； “看門狗”技術(shù)

在某型航空相機(jī)中，通過429總線數(shù)據(jù)接口板與任務(wù)機(jī)通訊接收相關(guān)數(shù)據(jù)和控制指令，同時(shí)與相機(jī)主板通過并口通訊交換數(shù)據(jù)，這樣一來，如果接口板程序陷入“死機(jī)”或“死循環(huán)”狀態(tài)，那么整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)將無法正常運(yùn)行，因此，必須盡早發(fā)現(xiàn)故障并采取補(bǔ)救措施。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用了軟件與硬件相結(jié)合的“看門狗”技術(shù)。

1 系統(tǒng)中的硬件“看門狗"

專用硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路，實(shí)際上它是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)發(fā)出溢出脈沖。從實(shí)現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與外部專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好以后，在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位指令(即“喂狗”指令)，保證程序正常運(yùn)行時(shí)看門狗不溢出；而當(dāng)程序運(yùn)行異常時(shí)，看門

狗超時(shí)發(fā)出溢出脈沖，并通過單片機(jī)的RESET引腳使單片機(jī)復(fù)位。在這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。

該系統(tǒng)采用Maxim公司推出的內(nèi)有“看門狗”(Watchdog)定時(shí)器的MAX813L型雙列直插式微處理器，其引腳排列如圖1所示。

圖2示出MAX813L“看門狗”定時(shí)器的時(shí)序。WDI為“看門狗”的輸入端．用來啟動(dòng)Watchdog使定時(shí)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)RESET有效或WDI輸入為高阻態(tài)時(shí)，Watchdog定時(shí)器被清零且不計(jì)數(shù)。當(dāng)復(fù)位信號(hào)變?yōu)榈碗娖角襑DI電平發(fā)生變化(上升沿變化或下降沿變化)時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)數(shù)。Watchdog一旦被驅(qū)動(dòng)。若在1.6s內(nèi)不再重新觸發(fā)WDI．或WDI不是高阻態(tài)也無復(fù)位信號(hào)時(shí)，定時(shí)器將發(fā)生計(jì)數(shù)溢出，使WDO變?yōu)榈碗娖?。通常，Watchdog可使CPU擺脫“死循環(huán)”的困境，因?yàn)橄萑胨姥h(huán)后就不可能發(fā)出WDI脈沖，最多經(jīng)過1.6s后，發(fā)出WDO信號(hào)。

    圖3為實(shí)際應(yīng)用接口板時(shí)的“看門狗”硬件連接，其中MAX813L的1腳與8腳相連，7腳接CPU的復(fù)位腳，6腳與CPU的P1.7相連。在軟件設(shè)計(jì)中，P1.7不斷輸出脈沖信號(hào)(“喂狗”指令)，如因某種原因CPU進(jìn)人死循環(huán)，則P1.7無脈沖輸出，經(jīng)1.6s后，MAX813L的8腳輸出低電平，將該低電平加到1腳，MAX813L則產(chǎn)生復(fù)位輸出，使CPU有效復(fù)位，CPU從而擺脫死循環(huán)的困境。另外，當(dāng)電源電壓低于門限值(4．65V)時(shí)，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使CPU處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止電源電壓較低時(shí)CPU產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。以下是系統(tǒng)的“喂狗”函數(shù)。

Sbit WDI=P1.7：

void WatchDog（）

{

WDI=1；

delayl ms（）；

WDI=0；

)

2 系統(tǒng)中的軟件“看門狗"

    硬件“看門狗”技術(shù)能有效監(jiān)視程序，避免CPU陷入“死循環(huán)”或“死機(jī)”故障，但對(duì)中斷關(guān)閉故障無能為力；而軟件“看門狗”技術(shù)對(duì)高級(jí)中斷服務(wù)程序陷入“死循環(huán)”無能為力，但能監(jiān)視全部中斷關(guān)閉的故障。該系統(tǒng)將硬件“看門狗”與軟件“看門狗”相結(jié)合，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。獲得出色的抗干擾效果。

圖3所示的“看門狗”硬件電路足以應(yīng)對(duì)中斷服務(wù)程序出現(xiàn)的“死循環(huán)”故障，因此，設(shè)計(jì)軟件時(shí)只需考慮監(jiān)視所有的中斷關(guān)閉故障即可。這樣從而大大簡(jiǎn)化軟件流程。系統(tǒng)要求每隔一段時(shí)間接口板要與任務(wù)機(jī)進(jìn)行一次通訊，而通訊過程是在T0中斷處理程序中完成的，同時(shí)接口板還要與相機(jī)主板完成并口通訊，而這一通訊過程是在INT0中斷處理程序中完成的。這樣，一旦由于某種原因T0中斷或INT0被關(guān)閉，那么接口板將無法完成與任務(wù)機(jī)的 429通訊及與相機(jī)主板的并口數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì)流程如圖4所示，其中的A0、A1分別為T0、INT0中斷運(yùn)行的狀態(tài)觀測(cè)器．每當(dāng)T0、I：NT0中斷1次，A0、A1就相應(yīng)加1。在主程序功能模塊的入口處給A0、A1賦初值，并在中斷處理程序中重新對(duì)A0、Al賦新值，由于整個(gè)429數(shù)據(jù)解碼程序一般足夠長(zhǎng)．在解碼的過程中接口板至少會(huì)分別完成與429任務(wù)機(jī)及相機(jī)主板的一次通訊，因此在每個(gè)周期429數(shù)據(jù)解算完畢的出口處分別將．A0、A1與其初值進(jìn)行比較，以判斷A0、A1是否發(fā)生變化，從而觀測(cè)二個(gè)中斷是否正常執(zhí)行。若中斷因干擾而關(guān)閉，A0、A1的值不發(fā)生變化，程序可轉(zhuǎn)向相應(yīng)函數(shù)進(jìn)行出錯(cuò)處理，進(jìn)而將程序納入正軌。

3 結(jié)論

用硬件電路使程序擺脫“死循環(huán)”或“死機(jī)”，用軟件“看門狗”技術(shù)解除中斷關(guān)閉故障，使程序重新納入正軌。這種軟硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)“看門狗”技術(shù)的方案合理利用了硬件“看門狗”和軟件“看門狗”技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使429接口板獲得良好的抗干擾效果及較高的可靠性。