[发明专利]多任务看门狗的实现装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及单片机的复位控制领域，尤其是涉及一种如何实现多任务看门狗的技术领域。

背景技术

随着在32位微处理器在嵌入式产品中的广泛应用,嵌入式操作系统也逐渐被大量应用。由于嵌入式操作系统的使用, 大大降低了复杂应用系统中软件开发的工作量, 使得嵌入式软件能够采用现代的软件开发技术进行代码编写和调试, 从而也提高了软件的质量。但在嵌入式应用中, CPU 必须可靠工作, 即使因为某种原因进入一个错误状态, 系统也应该可自动恢复。为解决“程序跑飞”的问题，常用“看门狗”来提高微型机系统的可靠性和安全性。

所谓 “看门狗”是一个计数器，基本功能是在发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动。一般有一个输入，叫喂狗(kicking the dog or service the dog）；一个输出到MCU的RST端，MCU正常工作的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给 WDT 清零，如果超过规定的时间不喂狗，（一般在程序跑飞时），WDT 定时超过，就会给出一个复位信号到MCU，使MCU复位. 防止MCU死机. 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。

看门狗计数器正常工作时自动计数，程序流程定期将其复位清零，如果系统在某处卡死或跑飞，该定时器将溢出，并将进入中断。在定时器中断中执行一些复位操作，使系统恢复正常的工作状态，即在程序没有正常运行期间，如期复位看门狗以保证所选择的定时溢出归零，使处理器重新启动。

单任务程序采用顺序机制，看门狗的实现是非常简单的，只需要在合适的位置定时的去“喂狗”就可以了。而在多任务系统中，多个任务进程分享CPU资源，为了保证每个任务的正常运行，需要在每个任务中执行“喂狗”动作。但是如果仅仅是简单直接进行喂狗的动作，如果一个任务出现异常不能正常运行，其它任务还是会可以继续地喂狗。单个任务出现故障，系统还是能够正常运行，此时看门狗并没有起到应有的作用。所以，在嵌入式操作系统中如何使用看门狗是一个比较复杂的流程。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种实现多任务看门狗的装置和方法。所述实现多任务的看门狗装置，包括一个硬件定时器，连接一单片机，用于监控主程序的运行；一个软件看门狗计数器数组，所述软件看门狗计数器数组包括若干个软件看门狗计数器，用于对每一个任务进行监控，所述装置还包括一个软件计数器，所述软件计数器对各个任务的软件看门狗计数器进行累加计数。

进一步的，所述的软件看门狗计数器数组根据每一个任务运行周期的不同，设定不同的动作阀值。

进一步的，所述硬件计时器包括一个输入和一个输出，所述输入用于接收清零信号，所述输出连接所述单片机，用于输出复位信号。

进一步的，所述软件计数器的优先级别高于所述若干个软件看门狗计数器。

进一步的，本发明还公开了一种实现多任务的看门狗的方法，所述方法包括下列步骤：         

将一个硬件定时器连接到一单片机，对主程序的运行进行监控；

提供一个软件看门狗计数器数组，所述软件看门狗计数器数组包括若干个软件看门狗计数器，每个软件看门狗计数器监控一个任务；

提供一个软件计数器，所述软件计数器对各个任务的软件看门狗计数器进行累加计数；同时与其对应的动作阀值比较；在所有任务正常运行的情况下，所述软件计数器值不断被清零；当某一任务出现故障后，所述软件计数器不能被清零，累计一段时间后，所述软件计数器值将溢出；所述软件计数器值首先通过会试图恢复出现故障的任务，当连续几次仍然不能正常运行该任务时，停止喂硬件狗，重启整个系统。

进一步的，所述软件计数器和所述硬件计时器的输入相连，当各个任务正常运行时，所述软件计数器提供清零信号，当任务出现故障时，所述软件计数器不能及时对于硬件计时器清零，硬件计时器的输出输送复位信号到单片机，复位系统。

进一步的，所述软件计数器的优先级别高于所述若干个软件看门狗计数器。

进一步的，所述的软件看门狗计数器数组根据每一个任务运行周期的不同，设定不同的动作阀值，所述软件计数器对各个任务的软件看门狗计数器进行累加计数；同时与其对应的动作阀值比较。

进一步的，所述软件计数器利用嵌入式系统的任务切换心跳中断，定时实现对硬件计数器的清零动作。

进一步的，所述嵌入式系统的切换心跳中断累计硬件计时器，并判断硬件计时器是否溢出，如果硬件计时器溢出，系统复位。