在嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)（MCU）設(shè)計(jì)中，為了保證系統(tǒng)的可靠性，常常會(huì)引入“看門狗”機(jī)制?？撮T狗是一種硬件或軟件的重啟保護(hù)裝置，它能在系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蛩罊C(jī)時(shí)自動(dòng)恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

什么是看門狗？

看門狗（簡(jiǎn)稱WDT）是一種定時(shí)器，專門用來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，軟件會(huì)定期“喂狗”（Reset Watchdog，刷新定時(shí)器），重置看門狗計(jì)數(shù)器，使其不要超時(shí)。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)死循環(huán)、程序卡死、異常故障時(shí)，就無(wú)法及時(shí)“喂狗”，導(dǎo)致看門狗計(jì)時(shí)器超時(shí)，從而觸發(fā)重啟系統(tǒng)的動(dòng)作。

看門狗的工作原理

初始化：

在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)初始化看門狗定時(shí)器，設(shè)置超時(shí)時(shí)間。

“喂狗”操作：

在正常操作中，軟件會(huì)周期性地寫(xiě)入特定的指令（稱為“喂狗”或“重置”），重置看門狗計(jì)數(shù)器，防止其超時(shí)。

計(jì)時(shí)和檢測(cè)：

看門狗定時(shí)器計(jì)數(shù)器開(kāi)始倒數(shù)，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)超時(shí)時(shí)間時(shí)，觸發(fā)超時(shí)事件。

超時(shí)處理：

超時(shí)后，看門狗會(huì)自動(dòng)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)制重啟單片機(jī)，以保證系統(tǒng)重新進(jìn)入正常狀態(tài)。

看門狗的作用

保證系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性：當(dāng)程序卡死或發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，看門狗會(huì)自動(dòng)重啟系統(tǒng)，減少停機(jī)時(shí)間。

提高系統(tǒng)的可靠性：尤其在無(wú)人值守或關(guān)鍵任務(wù)場(chǎng)景，確保系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)檐浖惓６耆Э亍?/p>

簡(jiǎn)化故障檢測(cè)：通過(guò)復(fù)位機(jī)制，可以快速恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

實(shí)現(xiàn)方式

單片機(jī)的看門狗一般是硬件實(shí)現(xiàn)的，也有部分支持軟件模擬。

1. 硬件看門狗

作為芯片內(nèi)置的專用模塊，具有獨(dú)立的計(jì)時(shí)器和復(fù)位電路。

通常需要在代碼中定期“喂狗”信號(hào)，重置計(jì)數(shù)器。

2. 軟件看門狗

通過(guò)定時(shí)中斷或主程序中的定時(shí)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，但對(duì)于某些特殊系統(tǒng)也常用。

配置和使用

設(shè)置超時(shí)時(shí)間：根據(jù)系統(tǒng)特性選擇合適的超時(shí)時(shí)間。

周期性“喂狗”：確保在正常運(yùn)行條件下，軟件能在超時(shí)之前刷新看門狗。

異常處理：在看門狗超時(shí)后進(jìn)行相應(yīng)的異常處理或日志記錄。

單片機(jī)的看門狗是一項(xiàng)關(guān)鍵的安全保障機(jī)制，能有效防止系統(tǒng)因程序異常而崩潰。正確配置和使用看門狗，不僅能夠提升系統(tǒng)的可靠性，也為嵌入式應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。