ARM+Linux下看門狗應(yīng)用

深圳市安捷信電氣有限公司 馮瑞明

一、現(xiàn)象、問題描述

筆者在設(shè)計ARM+Linux的產(chǎn)品中，使用了看門狗ADM706.這款I(lǐng)C的定時間隔為1.6S。由于我們使用ARM9的內(nèi)核，操作系統(tǒng)為Linux。整個系統(tǒng)完全啟動時間較長，超出了看門狗的喂狗時間門限。因此在CPU能完全啟動開始喂狗前，看門狗又給出了復(fù)位信號，導(dǎo)致CPU重啟。由于成本的原因，此款看門狗IC的定時復(fù)位間隔時間已經(jīng)定死，不能由CPU設(shè)置。我們無法通過更改看門狗的喂狗間隔時間，以滿足CPU的啟動要求。

圖1 使用的看門狗電路圖

圖2 改進(jìn)看門狗電路

圖3 看門狗波形圖

圖4 ADM706內(nèi)部框圖

圖5 最終版看門狗電路

二、關(guān)鍵過程及根本原因分析

使用的看門狗電路如圖1所示：

RESET信號為看門狗輸出的復(fù)位信號，WDI為CPU輸出的喂狗信號。在1.6S的時間內(nèi)，WDI信號有從高到低或者從低到高的變化，則看門狗內(nèi)部的定時器清零，重新計數(shù)，無復(fù)位信號輸出。

由于采用LINUX內(nèi)核的操作系統(tǒng)，BOOTLOADER采用U-BOOT。在從U-BOOT跳轉(zhuǎn)到LINUX內(nèi)核的過程中，必須關(guān)閉定時器中斷。CPU不能定時喂狗，且跳轉(zhuǎn)執(zhí)行的間隔時間都大于1.6S。因此需要關(guān)閉看門狗的復(fù)位輸出信號，以使CPU能完全啟動。

三、改進(jìn)電路及問題

電路圖更新為如圖2所示：

采用此電路后，CPU啟動后，在U-BOOT程序中設(shè)置CLOSE_WATCHDOG信號為高電平，可以關(guān)閉看門狗的復(fù)位信號輸出，CPU可以正常啟動完成。在裝載完驅(qū)動程序后，定時每100ms在WDI管腳輸出喂狗信號。設(shè)置CLOSE_WATCHDOG信號為低，打開看門狗的復(fù)位信號輸出。當(dāng)1.6S后，沒有喂狗信號后，看門狗輸出復(fù)位信號復(fù)位CPU，CPU重啟。

后測試發(fā)現(xiàn)如下問題：

1.在U-BOOT下，按復(fù)位鍵，CPU不能復(fù)位；

2.在系統(tǒng)啟動過程中，電源短時跌落后恢復(fù)，系統(tǒng)有時不能啟動；

3.有時加載驅(qū)動完成后，打開看門狗復(fù)位信號時，系統(tǒng)會出現(xiàn)重啟現(xiàn)象。

問題分析：

問題一，在U-BOOT下，由于關(guān)閉了看門狗的輸出信號，因此沒有復(fù)位信號輸出到CPU上，CPU不能復(fù)位，表現(xiàn)為復(fù)位鍵不起作用。

問題二，在系統(tǒng)啟動過程中，由于CLOSE_WATCHDOG信號為高，關(guān)閉看門狗的復(fù)位信號輸出。當(dāng)電源短時跌落后恢復(fù)，有時CLOSE_WATCHDOG信號依然保持高電平。沒有看門狗復(fù)位信號輸出到CPU上，CPU不能正常的復(fù)位，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常啟動。

問題三，在加載完成驅(qū)動后，先給WDI輸出一個脈沖信號喂狗。然后打開看門狗的復(fù)位信號?？撮T狗的波形如圖3所示。

從圖3中，我們可以看出，假如我們喂狗，MR信號變?yōu)楦唠娖?。可是RESET信號依然會維持200ms的低電平。此時，我們打開看門狗電路，給CPU輸出一個復(fù)位信號引起CPU復(fù)位。當(dāng)MR信號維持高電平1.6S，且WDI無電平變化，看門狗輸出復(fù)位信號。因此打開看門狗電路會引起CPU復(fù)位的概率是：0.2/1.6=12.5%。

仔細(xì)閱讀此看門狗IC的DATASHEET?？撮T狗IC的框圖如圖4。

此看門狗IC內(nèi)部包括三部分功能：

1.看門狗定時器輸出電路WDI、WDO管腳

看門狗的定時器，當(dāng)MR為低電平或WDI有電平變化時清零。當(dāng)定時器溢出，WDO輸出低電平。一旦定時器清零，WDO輸出高電平。

2.上電復(fù)位電路MR、VCC、RESET

當(dāng)VCC失敗或MR上有低電平，一旦上述條件消失，RESET輸出一個200ms寬度的低電平信號。因此，當(dāng)WDO直接連到MR管腳上后，RESET輸出一個周期為1.6S，低電平寬度為200ms的復(fù)位信號。

3.電源監(jiān)控電路PFI、PFO

PFI的輸入電平低于1.25V時，PFO輸出一個低電平。

根據(jù)IC的上述特點更改復(fù)位電路如圖五所示。

四、總結(jié)

采用圖五所示電路，使看門狗IC實現(xiàn)看門狗電路和上電復(fù)位電路兩種功能。滿足帶操作系統(tǒng)的CPU啟動時間長，需通過電壓跌落試驗等要求。也可以滿足需要實現(xiàn)休眠功能要求的場景。此電路可以做為帶操作系統(tǒng)CPU或需實現(xiàn)休眠功能的CPU標(biāo)準(zhǔn)復(fù)位電路。由于單片機(jī)的啟動時間短，在無需休眠功能的場景下，單片機(jī)的復(fù)位電路可不使用圖五推薦電路。

[1]ADM706R.