一种看门狗电路的制作方法

1.本实用新型一般地涉及电子设备领域。更具体地，本实用新型涉及一种看门狗电路。


背景技术：

2.随着嵌入式系统的不断发展，高集成度、多主控单板电路成为目前的主流应用。多主控单板电路中集成的控制器越来越复杂，呈现高度集中化。为了使控制器在异常情况下能自动复位并重新开始工作，一般需要在电路中引入看门狗电路。在控制器程序发生异常时，利用看门狗电路输出复位信号，使控制器执行复位操作并重新运行。
3.目前对于控制器(例如cpu)一般设计独立的看门狗电路，该看门狗电路中采用看门狗芯片。看门狗芯片具有一个用于输入喂狗信号的输入端(通常与cpu的gpio引脚连接)和一个复位端(通常与cpu的复位引脚连接)。在一段延时时间后，当看门狗芯片的输入端的电平改变时，则该看门狗的输出端就会输出复位信号，以将cpu复位，使cpu的程序从程序存储器的起始位置开始执行。这种独立的看门狗电路具有的优点是在完成电路配置后上电即可使用，不需要执行初始化步骤，且在控制器初始化、启动完成前都可以实现复位功能。
4.然而，上述独立的看门狗电路还存在一些缺点。例如无法禁用看门狗功能，并且无法灵活配置溢出时间，导致看门狗电路的灵活性降低。另外，看门狗电路的延时时间固定，不能满足多种时序控制需求，因此该看门狗电路扩展性差。基于此，如何解决现有多主控单板电路中看门狗电路灵活性差、不易扩展的问题对于提升硬件系统电路的可靠性具有重要作用。


技术实现要素：

5.为了解决上述一个或多个技术问题，本实用新型通过在看门狗电路中增加时序控制电路，从而实现对看门狗电路的延时时间的灵活控制，有效提升了看门狗电路时序控制的灵活性。
6.为此，本实用新型提供了一种看门狗电路，包括：看门狗芯片，其输入端用于与被监控器件的输出端连接，以根据所述被监控器件的状态输出复位信号；三态门电路，其与所述看门狗芯片的输出端连接，以用于控制是否输出所述复位信号；以及时序控制电路，其与所述三态门电路和所述被监控器件的复位端连接，并且具有至少一个延时电路，用于调整输出所述复位信号的延时时间。
7.在一个实施例中，所述三态门电路的输入端与所述看门狗芯片的输出端连接，所述三态门电路的输出端与所述时序控制电路连接，所述三态门电路的使能端用于控制是否输出所述复位信号。
8.在一个实施例中，所述时序控制电路包括第一延时电路和第二延时电路，所述第一延时电路用于在延时第一时间后输出所述复位信号，所述第二延时电路用于在延时第二时间后输出所述复位信号。
9.在一个实施例中，所述第一延时电路与所述第二延时电路级联，用于在延时第三时间后输出所述复位信号。
10.在一个实施例中，所述第一延时电路包括依次连接的第一电阻和第一电容，所述第一电阻远离所述第一电容的一端作为所述第一延时电路的输入端，所述第一电阻和第一电容的连接端用于在延时第一时间后驱动输出所述复位信号，所述第一电容远离所述第一电阻的一端接地。
11.在一个实施例中，所述第二延时电路包括依次连接的第二电阻和第二电容，所述第二电阻远离所述第二电容的一端作为所述第二延时电路的输入端，所述第二电阻和第二电容的连接端用于在延时第二时间后驱动输出所述复位信号，所述第二电容远离所述第二电阻的一端接地。
12.在一个实施例中，所述时序控制电路还包括延时选择器，所述延时选择器与所述第一延时电路和/或所述第二延时电路连接，以用于控制所述第一延时电路和/或所述第二延时电路经延时后输出所述复位信号。
13.在一个实施例中，所述时序控制电路的输出端还连接有上拉电阻，用于将所述复位信号钳位在高电平。
14.在一个实施例中，还包括第三电容，所述第三电容与所述看门狗芯片的电源端和接地端连接，以减小对所述看门狗芯片的干扰。
15.通过本实用新型的方案，可以调整看门狗芯片向被监控器件输出复位信号的延时时间，从而实现对看门狗电路时序的灵活控制。特别地，通过在时序控制电路中设置至少一个延时电路，从而可以通过延时电路的级联满足多时序的延时需求。进一步，本实用新型的看门狗电路还可以通过增加延时电路的数量实现对看门狗电路时序的扩展，从而满足了多主控电路设计时的多时序复位需求。另外，本实用新型的方案中还通过设置三态门电路实现了看门狗电路的灵活禁用，从而有效提升了看门狗电路监控过程的灵活性。
附图说明
16.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
17.图1是示意性示出根据本实用新型实施的看门狗电路的示意图；
18.图2是示意性示出根据本实用新型实施例的三态门电路的示意图；
19.图3是示意性示出根据本实用新型实施例的时序控制电路的示意图；
20.图4示意性示出根据本实用新型实施例的两个延时电路级联设置的示意图；以及
21.图5是示意性示出根据本实用新型实施例的看门狗电路的电路结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施方式。
24.图1是示意性示出根据本实用新型实施的看门狗电路的示意图。图2是示意性示出根据本实用新型实施例的三态门电路的示意图。可以理解的是图2中所示出的三态门电路是图1中三态门电路的一种实现形式，且可以在图1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图2。
25.如图1所示，本实用新型的看门狗电路可以包括看门狗芯片101、三态门电路102和时序控制电路103。具体地，看门狗芯片101的输入端(wdi)用于与被监控器件(例如cpu或单片机)的输出端连接，以根据被监控器件的状态输出复位信号。以被监控器件为cpu为例，可以将看门狗芯片101输入端与cpu的通用输入输出接口(“gpio”)引脚连接，以便于利用看门狗电路对cpu的状态进行监控。在操作中，cpu在工作的过程中每隔一段时间会向看门狗芯片101发送喂狗信号。在看门狗芯片101接收到的喂狗信号的电平发生变化时，或者是在一段延时时间后仍然没有接收到喂狗信号时，看门狗芯片101就会向cpu发送一个复位信号，以控制cpu进行复位操作，从而可以防止cpu发生程序“死循环”或者程序“跑飞”现象。
26.看门狗电路中还可以包括三态门电路102。将三态门电路102与看门狗芯片101和时序控制电路103连接，可以用于控制是否输出复位信号。具体地，三态门电路102的输入端(图中的a端口)与看门狗芯片101的输出端(wdo引脚)连接，三态门电路102的使能端作为控制端，可以控制三态门电路102是否将输入a端口的复位信号从y端口输出，也可以禁止输入与输出同步，从而实现对看门狗电路的禁用功能。
27.在一个应用场景中，看门狗芯片101基于被监控器件的异常状态输出复位信号，该复位信号将传输至三态门电路102。作为举例，当三态门电路102的使能端为高电平时，三态门电路102能够实现输入与输出同步，则该三态门电路102将正常向时序控制电路103输出复位信号。相反地，如果三态门电路102的使能端为低电平，三态门电路102将处于截止状态，此时将禁止输出信号。换句话说，该三态门电路102将无法向时序控制电路103输出复位信号。基于此，利用三态门电路102可以实现看门狗电路的灵活禁用。
28.进一步如图1所示，本实用新型的看门狗电路中的时序控制电路103可以与三态门电路102的输出端和被监控器件的复位端(“图中未示出”)连接，并且具有至少一个如图1中所示的延时电路和输出端(out)，以便利用延时电路调整前述复位信号的延时时间并通过输出端进行相应输出。具体地，通过对延时电路的使用，可以改变看门狗电路向被监控器件输出复位信号的时间，从而对看门狗电路的时序进行控制。作为扩展，还可以在时序控制电路103中设置多个前述的延时电路，从而可以实现多路时序的多路输出，由此满足对多个不同被监控器件的运行状态的监控需求。
29.如图2所示，本实用新型的三态门电路102的输入端(a端口)与看门狗芯片101的输出端(wdo)连接。三态门电路102的输出端out0与时序控制电路103连接。三态门电路102的使能端(ctr_en)用于控制是否输出来自看门狗芯片101的复位信号。进一步，可以在前述三态门电路102的使能端设置下拉电阻r1，并将该下拉电阻r1接地，从而减小干扰信号对三态门电路102的干扰。
30.以上结合图1和图2对本实用新型的看门狗电路的组成进行了简要说明，接下来将结合具体电路组成对本实用新型的看门狗电路的结构进行进一步详细阐述。
31.图3是示意性示出根据本实用新型实施例的时序控制电路103的示意图。可以理解
的是图3中所示出的时序控制电路103是图1中时序控制电路103的一种实现形式，且可以在图1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图3。
32.如图3所示，时序控制电路103可以包括第一延时电路和第二延时电路。其中第一延时电路用于在延时第一时间后输出来自三态门电路102的复位信号，第二延时电路用于在延时第二时间后输出来自三态门电路102的复位信号。在一些实施例中，前述延时电路可以采用电阻和电容组成的rc延时电路，以通过调整电阻和电容的大小，改变该延时电路的延时时间。作为举例，前述第一延时电路可以由电阻r5和电容c5组成，第二延时电路可以通过电阻r6和电容c6组成，从而实现两路相同或不同的延时输出。
33.进一步，为了实现对看门狗电路的不同延时功能的扩展，在时序控制电路103中，可以进行多路延时电路设计。作为举例，还可以在时序控制电路中设置第三延时电路，以实现看门狗电路在延时第三时间后输出复位信号。
34.上文说明了采用调节电阻和电容的大小改变延时电路的延时时间，从而实现不同的时序控制的方式。除了这种方式还可以采用延时电路级联的方式设计出不同延时需求的时序控制电路103，接下来将对延时电路级联的方式进行详细说明。
35.图4示意性示出根据本实用新型实施例的两个延时电路级联设置的示意图。可以理解的是图4中所示出的延时电路是图1中时序控制电路103的一种实现形式，且可以在图1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图4。
36.如图4所示，将第一延时电路与第二延时电路级联，用于在延时第三时间后输出复位信号。在一些实施例中，第一延时电路可以包括依次连接的第一电阻r5和第一电容c5。将第一电阻r5远离第一电容c5的一端作为第一延时电路的输入端。将第一电阻r5和第一电容c5的连接端用于在延时第一时间后驱动输出来自三态门电路102的复位信号，并将第一电容c5远离第一电阻r5的一端接地。在操作中，利用第一延时电路进行延时的原理是，在复位信号传输至第一电阻r5之后，首先需要对第一电容c5充电。在充电的过程中，第一电容c5两端的电压逐渐升高，该第一延时电路的输出端(第一电阻r5和第一电容c5的连接端)的电平逐渐升到高电平，从而在达到一定阈值时可以用于复位信号输出。
37.第二延时电路包括依次连接的第二电阻r6和第二电容c6。前述第二电阻r6远离第二电容c6的一端作为第二延时电路的输入端。第二电阻r6和第二电容c6的连接端用于在延时第二时间后驱动输出来自三态门电路102的复位信号，并将第二电容c6远离第二电阻r6的一端接地。第二延时电路进行延时的原理与前述第一延时电路同理，因此不再重复进行说明。
38.将前述第一延时电路的输出out1与第二延时电路的输入端(第二电阻r6远离第二电容c6的一端)连接，从而可以实现对复位信号的两级延时输出。进一步，还可以在时序控制电路103的输出端设置上拉电阻，用于将复位信号钳位在高电平，保证复位信号输出的稳定性。
39.进一步，还可以为时序控制电路103设置延时选择器。将延时选择器与前述第一延时电路和/或第二延时电路连接，以用于控制第一延时电路和/或第二延时电路经延时后输出来自三态门电路102的复位信号。在一些实施例中，该延时选择器可以通过一个可控门芯片组成。具体地，可控门芯片的输入端与前述第一电阻r5和第一电容c5的连接端连接，或者是与前述第二电阻r6和第二电容c6的连接端连接。延时选择器的控制端(out1_ctr或out2_
ctr)可以控制该可控门芯片是否输出来自三态门电路102的复位信号。
40.在一个应用场景中，在第一延时电路中设置可控门芯片u35a，将该可控门芯片u35a的输入端与第一电阻r5和第一电容c5的连接端连接，利用使能端out1_ctr控制第一延时电路是否输出复位信号。在第二延时电路中设置可控门芯片u34b，将该可控门芯片u34b的输入端与第二电阻r6和第二电容c6的连接端连接，利用使能端out2_ctr控制第二延时电路是否输出复位信号。进一步，还可以在前述可控门芯片的使能端连接上拉电阻，以避免信号干扰对电路功能的影响。
41.图5是示意性示出根据本实用新型实施例的看门狗电路的电路结构示意图。可以理解的是图5中所示出的电路结构是图1中的一种实现形式，且可以在图1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图5。
42.如图5所示，看门狗电路可以包括看门狗芯片101及其外围电路、三态门电路102和时序控制电路103。具体地，在看门狗芯片101及其外围电路中，可以设置第三电容c1。将第三电容c1与看门狗芯片101的电源端vcc和接地端dgmd连接，以减小电源对看门狗芯片101的干扰。三态门电路102包括以三态门芯片u37为核心的电路结构，将三态门的输入端与看门狗芯片101的输出端连接，可以实现看门狗电路的禁用功能。前述三态门电路102的输出端与前述具有两级延时电路的时序控制电路103连接，可以对看门狗电路的延时时间进行灵活配置，从而有效提升看门狗电路时序控制的灵活性。
43.利用本实用新型的看门狗电路，可以使得被监控器件在无人状态下实现连续工作。在实际工作中，由于干扰造成被监控器件发生程序跑飞后，使得被监控器件陷入某一程序段并进入死循环状态。此时被监控器件的写看门狗引脚的程序便不能被执行。基于此，看门狗电路无法接收到被监控器件发送来的喂狗信号。此时，看门狗电路就会基于该状态输出一个复位信号，以使被监控器件进行复位。具体地，该复位信号可以从看门狗芯片101的输出端(复位引脚)输出并且由三态门电路102对其进行是否功能禁用的控制。
44.上述三态门电路在不同的场景中具有不同的控制效果。例如，三态门电路102的使能端为低电平时，其控制三态门输入输出同步。相反地，在使能端输入高电平时，则此时三态门处于截止状态，也即不能输出信号。此时，看门狗电路的复位功能将被禁用。与前文不输出复位信号的场景不同，当通过三态门的使能端控制使得复位信号通过三态门的输出端out0输出，并传输至时序控制电路103的输入端时，则该复位信号可以通过延时电路从第一延时电路的输出端out0输出，或从第二延时电路的输出端out2输出，从而可以控制被监控器件复位。
45.基于上文结合附图的详细描述，本领域技术人员可以理解本实用新型所提供的看门狗电路可以实现对不同被监控器件的多时序复位控制功能，具有较高的灵活性。另外，本实用新型的看门狗电路组成结构简单，从而有效减小了看门狗电路在单板电路中所占用的面积。另外，本实用新型的看门狗电路还具有良好的可扩展性，便于本领域技术人员根据实际需求进行灵活配置。
46.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，
除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“中心”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
48.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
49.虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。