电路设计技巧

PCB设计技巧:电路板设计中是否应包含外部看门狗定时器(WDT)

当您的笔记本电脑配备有鼠标、键盘和高清晰度显示器时,您还会投资购买一些外部的这些配件吗?这是一个个人的选择,特别是当您想将笔记本电脑变成便携式工作站时。我的女朋友,职业生涯是一名专业会计师,认为我的选择是在浪费钱。

在电子方面,决定是否将外部看门狗定时器(WDT)包含在您的设计中可能是一个同样困难的选择。特别是在您的微控制器(MCU)已经具有内置WDT时。像我的女朋友和我一样,设计专家们对于这是否是个很好的决定也有分歧。不过,作为硬件设计师,最终的决定在于您的选择。这就是为什么要对内部和外部的WDT有很好的了解特别重要,据此得出你自己的结论。

 

什么是WDT​​,您的设计为什么需要它

看门狗定时器(WDT)是一种电子功能,用于检测嵌入式系统的异常并复位微控制器。它通常由预加载的定时器组成,其倒计数到零。当预加载定时器到期时,微控制器将被复位。在正常操作下,微控制器始终刷新定时器的值,以防止其进入复位状态。这通常被称为“喂狗”。

尽可能地尝试完善您的硬件和固件,可能会发生错误。不稳定的电源,内存堆栈溢出或使您的程序陷入永久循环是微控制器卡死的常见原因。这些错误可能会导致系统崩溃,这对于对停机时间几乎没有容限的应用程序可能会有问题。发生这种情况时,配备WDT的系统将自动复位。这是因为WDT触发系统的复位,以便它能够在没有人为干预的情况下恢复正常工作。

过去,由于我对编写代码技术过于自信,所以我没有使用微控制器的WDT。经历了多次系统崩溃,这是由于在开发中未发现的错误引起的,我学会了使WDT成为我所有设计的首要任务。剩下的问题是,是否应该将外部WDT与内部WDT结合使用,或仅依靠内部WDT。


大多数现代MCU都配有内部WDT。

内部WDT与外部WDT,哪个是您的最佳选择?

在选择一个WDT之前,了解它们之间可能相同或相似的重要性。内部WDT是微控制器本身内置的看门狗定时器。通过将值写入WDT的相应寄存器来完成WDT的配置和刷新。

另一方面,外部WDT是物理集成电路(IC),需要无源元件来工作。复位倒计时的持续时间通常由电容器的值决定。外部WDT通常通过发送电压脉冲进行刷新,并以相同的方式复位微控制器。

选择内部WDT优于其对外部的优势在于,通过最大限度地减少额外组件的成本并节省成本,并且可以具有更小的PCB。由于大多数现代MCU都配备了内部WDT,这被认为是可靠的,这似乎是一个明智的选择。

当我决定在设计中不使用外部看门狗WDT时,主要考虑的是节省成本和极简主义。但是,我当时的主管改变了我对此的看法。他指出内部WDT是与其MCU相同IC的一部分。因此,如果微控制器出现故障,WDT是否也可能失败?

凭借现今的微控制器制造能力,遇到不可靠的内部WDT的可能性非常小。但是,他们确实有机会失败,错误地停用计时器的跑飞代码。此外,如果系统时钟故障,与微控制器共享相同系统时钟的内部WDT有更高的故障可能性。

在任务关键型应用中,放置一个外部WDT比内部WDT总是会更安全。最后,您会发现添加少量组件的成本仍然低于由停机的系统造成的损害。对于医疗、石油和天然气以及汽车行业来说尤其如此。

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