单片机看门狗设计：防止死循环与自动复位

看门狗设计是单片机系统中的一种关键电路，用于确保系统在受到干扰或程序出错时能够自动恢复运行。其基本原理是通过一个独立的定时器（Watchdog Timer，简称WDT）与单片机的I/O引脚相连。WDT通常设置一个定时周期，比如1毫秒，当单片机正常运行时，程序会定时向WDT的输入端口发送一个信号（如高电平或低电平），使定时器保持复位状态。然而，如果程序出现异常，如死循环导致无法向WDT喂食，WDT便会超时，输出一个复位信号到单片机的复位引脚（RST），使得单片机回到初始状态并重新执行。 看门狗的喂食操作（kicking the dog）是通过编程实现的，即在单片机的控制流程中分散地插入喂食定时器的代码。如果程序运行正常，定时器会在设定的时间间隔后自动复位，保持系统稳定。但若发生故障，WDT会在预设的时间窗口（如12毫秒）过后发出复位信号，从而中断当前的运行状态，强制单片机从头开始执行，防止系统陷入无限循环。 设计时，看门狗复位脉冲的宽度可以由用户定制，一般推荐12ms以提供足够的复位时间。看门狗启动后是连续工作的，只有通过电源重新接通才能使其停止。此外，数据总线（8位宽）、写信号(write)等接口也是设计中的关键部分，它们允许外部数据和控制信号与看门狗进行交互。 在实际应用中，看门狗电路的顶层原理图显示了一个复杂的结构，包括计数比较模块、分频模块和复位计时模块。计数比较模块负责检测定时器的计数值是否达到预设值，当计数达到时，触发复位信号；分频模块则根据系统时钟输入（例如1MHz）降低频率，产生1ms周期的时钟；复位计时模块则是为了确保复位操作的准确性和可靠性，通常在12ms后清除计数器，防止连续复位。 看门狗设计是单片机系统中不可或缺的安全机制，它通过独立的时序监控和自恢复能力，极大地提高了系统的稳定性和鲁棒性。