看门狗的原理与应用

看门狗基本原理

看门狗，英文简称为“Watchdog Timer ”或者“Watchdog”；
本质上就是一个定时器的作用，简单理解就是 MCU发出一个周期性的信号，这个信号是满足看门狗芯片内部计时器的时间限制，则看门狗芯片输出系统不会复位的电平，如果MCU给出的周期信号不满足看门狗芯片内部计时器的时间限制，则看门狗芯片输出使得系统复位的电平。

为什么需要看门狗

看门狗在系统中，最重要的功能就是确保系统芯片(SoC)设备或微控制器(处)操作正常。
假如因为软件或者其他的一些原因，SoC陷入了无限的循环，是花了太长时间来执行任务，或者甚至完全关闭。此时系统死机，软件异常，则系统功能失效。

如果有使用硬件看门狗电路， MCU异常了，没有正常发出喂狗信号，导致看门狗内部的计时器到达设定时间，还未收到信号，则此时看门狗输出的复位信号，给到MCU，使得MCU复位，MCU复位后继续执行代码，可以使得MCU或者系统从异常中（死循环）中恢复过来。

框图讲解

以TI的芯片为例，讲解看门狗简单实用电路。

1.红色箭头。GPIO是MCU的IO口，最好选择PWM输出，因为这样代码容易实现；WDI是看门狗信号的喂狗输入端。
2.绿色箭头。RESET是看门狗输出的复位信号，这个信号直接给到MCU的复位IO口。
3.MR是手动按键触发的复位端，一般设计不太常用，想用也可以。

内部框图

注意看，WDI信号输入进来之后，内部的计时器会对这个信号的时间进行计数，基于此来判断看门狗喂狗信号是否有效。
简单说： t（tout）— Watchdog time out；这个信号就是看门狗电路内部计时器的最长检测时间阈值。
WDI是MCU给的，从WDI发出的高电平上升沿开始，看门狗计时器计时，假设这个高电平时间是A。
判断逻辑：

1. A> t（tout）,则此时因为喂狗时间超时，看门狗生效，发出复位信号。
2. A< t（tout）,则此时因为喂狗时间未超时，看门狗不生效，不会发出复位信号。

当高电平时间到时，此时因为不超过看门狗时间，则WDI翻转电平变为低电平，此时看门狗内部计时器清零，从下降沿开始重新计数。

所以只要喂狗时间不超过这个t（tout），则系统不会复位。

看门狗复位时状态

请注意，假如系统MCU没有给出正确的喂狗信号。
则看门狗复位信号是周期性的，即就是先复位，再恢复正常电平；
如果正常状态下没有喂狗，会继续进入这个电平循环状态。

所以切记，看门狗如果没有喂狗，并不是持续的低电平复位状态。

看门狗芯片使用注意事项

1.看门狗芯片输出有些是OD（漏极开路）、有些是推挽输出，所以，一定要注意区分；
如果分不清楚，可以先预留一颗上拉电阻的位置；

2.看门狗供电电压一定要注意，虽然混用了，不一定坏，但是还是需要按照要求办事；

3.看门狗喂狗信号引脚也可以预留上下拉电阻；
实际事项：因为MCU在初始调试状态时，肯定没有喂狗，所以系统会周期性的复位，可能带来一些调试麻烦。
所以有些看门狗芯片内置了一些功能，就是输入是高阻状态（MCU引脚未初始化时，可能是高阻状态），则此时内部时钟自己产生喂狗信号，此时虽然MCU也没喂狗，但是看门狗芯片也不会复位。
当MCU代码调试OK后，正常状态下，要么WDI引脚是高或者低，如果喂狗周期超过了计时器设定时间，因为配置原因不再是高阻，则此时MCU依旧可以被正常复位。
而预留上下拉的原因就是，增加的上下拉电阻，不可能使得该引脚在高阻状态，就禁用这个模式。