單片機的看門狗是如何工作的？

在嵌入式系統(tǒng)和單片機（MCU）設(shè)計中，為了保證系統(tǒng)的可靠性，常常會引入“看門狗”機制?？撮T狗是一種硬件或軟件的重啟保護裝置，它能在系統(tǒng)出現(xiàn)異常或死機時自動恢復(fù)系統(tǒng)正常運行。

什么是看門狗？

看門狗（簡稱WDT）是一種定時器，專門用來監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。當系統(tǒng)運行正常時，軟件會定期“喂狗”（Reset Watchdog，刷新定時器），重置看門狗計數(shù)器，使其不要超時。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)死循環(huán)、程序卡死、異常故障時，就無法及時“喂狗”，導致看門狗計時器超時，從而觸發(fā)重啟系統(tǒng)的動作。

看門狗的工作原理

初始化：

在系統(tǒng)啟動時，單片機初始化看門狗定時器，設(shè)置超時時間。

“喂狗”操作：

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

計時和檢測：

看門狗定時器計數(shù)器開始倒數(shù)，當達到預(yù)設(shè)超時時間時，觸發(fā)超時事件。

超時處理：

超時后，看門狗會自動發(fā)出復(fù)位信號，強制重啟單片機，以保證系統(tǒng)重新進入正常狀態(tài)。

看門狗的作用

保證系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性：當程序卡死或發(fā)生嚴重故障時，看門狗會自動重啟系統(tǒng)，減少停機時間。

提高系統(tǒng)的可靠性：尤其在無人值守或關(guān)鍵任務(wù)場景，確保系統(tǒng)不會因為軟件異常而完全失控。

簡化故障檢測：通過復(fù)位機制，可以快速恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

實現(xiàn)方式

單片機的看門狗一般是硬件實現(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，具有獨立的計時器和復(fù)位電路。

通常需要在代碼中定期“喂狗”信號，重置計數(shù)器。

2. 軟件看門狗

通過定時中斷或主程序中的定時檢測實現(xiàn)。

實現(xiàn)較復(fù)雜，但對于某些特殊系統(tǒng)也常用。

配置和使用

設(shè)置超時時間：根據(jù)系統(tǒng)特性選擇合適的超時時間。

周期性“喂狗”：確保在正常運行條件下，軟件能在超時之前刷新看門狗。

異常處理：在看門狗超時后進行相應(yīng)的異常處理或日志記錄。

單片機的看門狗是一項關(guān)鍵的安全保障機制，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)定運行提供了堅實的保障。