[发明专利]用于嵌入式系统的看门狗电路

说明书

技术领域

本发明总体涉及嵌入式硬件系统，尤其涉及一种嵌入式硬件系统中使用的看门狗电路。

背景技术

看门狗（Watchdog，简称WD）实际上是一种计时器，通常用于监控一个软件系统或嵌入式硬件系统中的程序是否运行正常。如果系统的程序正常运行，则系统能够在WD所计时的预定时间段（或称WD复位超时时限（t_WD））内向WD发送唤醒（waking）信号（俗称“喂狗（feeding）”信号）（例如，下降沿或上升沿），使得WD复位并重新计时。相反，如果在该WD复位超时时限内系统因程序故障未能及时发出唤醒信号，则WD会因其计时器超时而发出复位信号，从而强制系统重启，以此防止系统死机或进入死循环。

一般情况下，WD可以用硬件来实现，也可以用软件来实现。图1示例性地示出了在嵌入式硬件系统中WD用硬件实现的情况。在图1中，WD为一个硬件计时芯片（例如MAX6366或者类似的WD芯片），其输入端WDI接收来自系统SYS的一个I/O接口（或者系统SYS的扩展I/O接口）的唤醒信号S4，其输出端RST连接到系统SYS的复位端RESET。嵌入式硬件系统SYS上运行有应用程序，且应用程序烧录在存储单元（例如flash）中。应用程序中包含有所谓唤醒代码，其能够周期性地（在WD复位超时时限内）从系统SYS的I/O接口向WDI端发出有效的唤醒信号S4。当WDI端的唤醒信号S4有效时，WD复位并重新计时，WD的RST端输出无效信号。相反，若WDI端的唤醒信号持续无效、导致WD超时，则RST端输出有效复位信号，例如维持一个复位周期（t_RP）的低电平。RST端的有效复位信号能够使得系统SYS重启，从而防止系统进入异常状态，比如进入死循环或跑飞。

在图1中，为了防止WD超时，需要在系统SYS上运行的应用程序中的各个不同的程序段内均需嵌入用于唤醒WD的唤醒代码。系统SYS每次执行该唤醒代码，都会从其I/O口向WD的WDI端发送有效的唤醒信号S4，从而保证WD不超时。如果系统SYS上的程序出现异常，则无法及时运行唤醒代码，并由此导致WD超时，进而系统SYS被迫重启。

系统SYS启动或重启时，即，在系统SYS上的应用程序运行之前，系统SYS会经历一个系统引导和系统初始化过程，这一过程统称为系统启动过程。系统启动过程通常需要持续数秒，这一启动时间一般长于现有WD芯片的WD超时时段。因此，如果在系统启动过程中不发出唤醒信号，则系统将因WD超时而一直重启，最终导致系统启动失败。

为解决系统启动期间的WD唤醒问题，现有的一种解决方案是在系统的底层功能模块中也嵌入WD唤醒代码。例如，将唤醒代码嵌入到引导-装载程序、驱动程序、操作系统初始化模块中等等。然而，在实际应用中，诸如驱动程序的底层功能模块通常由独立的供应商来提供，一般情况下应用程序开发者不需要也没有能力修改底层功能模块的代码，因为修改底层功能模块很可能导致底层功能的错误，并且增加应用层开发者不必要的工作量。

考虑到这一点，现有技术中还需要一种能够无需修改系统SYS的底层功能即可实现WD唤醒的硬件实现方法和装置。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于在嵌入式硬件系统中看门狗（WD）的解决方案。采用这种方案，在系统启动期间WD依然能够被唤醒，而无需在系统底层功能中嵌入额外的代码。

根据本发明一个方面，本发明提出了一种在嵌入式硬件系统中用作看门狗的电路，包括：看门狗单元，其在上电后或响应于输入的有效唤醒信号而开始计时，且在看门狗复位超时时限到期后，输出一复位信号；唤醒信号产生单元，响应于一个使能信号而选择性地将唤醒时钟信号或者来自系统的正常唤醒信号作为所述唤醒信号馈送到所述看门狗单元；唤醒控制单元，产生用于所述唤醒信号产生单元的所述使能信号，所述使能信号设置成在系统启动时段为有效；其中，所述唤醒时钟和正常唤醒信号的周期短于所述看门狗复位超时时限，而且所述唤醒信号产生单元在所述使能信号有效时，使得所述唤醒时钟信号作为所述唤醒信号馈送到所述看门狗单元。优选地，所述唤醒控制单元响应于来自所述看门狗单元的复位信号，而生成所述使能信号。更为优选地，所述系统启动时段为大约1分钟。尤为优选地，所述唤醒控制单元包括一个单次定时器，其响应于所述复位信号而计时一个系统启动时段。

在本发明一个实施例中，优选地，所述使能信号（S2）还在嵌入式硬件系统的固件更新时段为有效值。