物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)非常重視安全性，但往往忽略了另一個(gè)方面的重要性，即開(kāi)發(fā)足夠穩(wěn)健的系統(tǒng)，不需要人工干預(yù)，也能從故障中自動(dòng)恢復(fù)。為了確保這種穩(wěn)健性，設(shè)計(jì)師應(yīng)該仔細(xì)研究普通的看門(mén)狗定時(shí)器（WDT），它不同于簡(jiǎn)單的智能。
本文首先回顧了內(nèi)部和外部看門(mén)狗的基本原理，然后介紹了一些最新的定時(shí)器裝置和如何使用它們來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)健性。
為什么看門(mén)狗定時(shí)器對(duì)物聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要
當(dāng)系統(tǒng)中部署了數(shù)以十億計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，如果發(fā)生故障，技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)修復(fù)。因此，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須能夠在沒(méi)有任何人工干預(yù)的情況下自動(dòng)檢測(cè)和恢復(fù)故障。
看門(mén)狗有許多不同的形狀和大小，但它可以分為三種類(lèi)型：簡(jiǎn)單計(jì)時(shí)器，窗口定時(shí)器和智能電子狗。監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以作為微控制器的硬件和軟件，或作為微控制器的外部應(yīng)用程序的硬件，甚至集成的硬件和軟件組件，作為獨(dú)立的微控制器。總之，無(wú)論采用哪種看門(mén)狗解決方案，唯一的目的就是監(jiān)視和恢復(fù)系統(tǒng)。為此，設(shè)計(jì)者需要考慮的獨(dú)特性能和各監(jiān)管機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以確保一個(gè)強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
內(nèi)部看門(mén)狗的基本原理
看門(mén)狗定時(shí)器屬于硬件外設(shè)。它幾乎是所有單片微控制器的組成部分。它可以與機(jī)載外圍設(shè)備和系統(tǒng)時(shí)鐘交互（圖1）。默認(rèn)情況下，內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器被設(shè)置為禁用。在啟用看門(mén)狗之前，開(kāi)發(fā)人員需要設(shè)置一個(gè)預(yù)定義的周期。如果軟件被鎖定，或影響軟件運(yùn)行的硬件故障，看門(mén)狗定時(shí)器將退出并迫使微控制器復(fù)位。在這個(gè)過(guò)程中，看門(mén)狗定時(shí)器將清除錯(cuò)誤，并允許微控制器重新初始化系統(tǒng)。
MSP430G2210，可以重置處理器當(dāng)軟件被鎖定。
雖然內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器很簡(jiǎn)單，但是要正確執(zhí)行它需要很多的思考。例如，為看門(mén)狗開(kāi)發(fā)的軟件不能簡(jiǎn)單地成為看門(mén)狗定時(shí)器的盲零。在清除看門(mén)狗之前，軟件應(yīng)該檢查系統(tǒng)，以確保所有的任務(wù)和硬件正常工作。
開(kāi)發(fā)內(nèi)部看門(mén)狗解決方案時(shí)，開(kāi)發(fā)人員應(yīng)嘗試采納以下建議：
不要因?yàn)槿魏卧蚪每撮T(mén)狗。事實(shí)上，在選擇微控制器時(shí)，您應(yīng)該確?？撮T(mén)狗在啟用后不被禁止。
在周期性中斷期間不檢查軟件功能，請(qǐng)勿清洗看門(mén)狗。
確保看門(mén)狗定時(shí)器是獨(dú)立的看門(mén)狗。獨(dú)立看門(mén)狗有一個(gè)單獨(dú)的時(shí)鐘來(lái)檢查系統(tǒng)時(shí)鐘是否已停止。
具有看門(mén)狗功能的看門(mén)狗。這種看門(mén)狗需要等待很短的時(shí)間才能被清除。如果您試圖在窗口啟動(dòng)前清理，看門(mén)狗將使系統(tǒng)重新設(shè)置。這可以防止失控的軟件覆蓋看門(mén)狗定時(shí)器。
內(nèi)部看門(mén)狗在構(gòu)建健壯的嵌入式系統(tǒng)方面邁出了重要的一步，但它并沒(méi)有提供一個(gè)非常可靠的解決方案。要真正提高穩(wěn)健性，開(kāi)發(fā)者需要考慮外部看門(mén)狗。
使用外部看門(mén)狗增強(qiáng)穩(wěn)健性
無(wú)論開(kāi)發(fā)者在內(nèi)部看門(mén)狗的執(zhí)行過(guò)程中有多細(xì)心和細(xì)致，內(nèi)部看門(mén)狗也不可能總是丟失。許多實(shí)現(xiàn)都有缺陷，共享系統(tǒng)時(shí)鐘和禁用選項(xiàng)是兩個(gè)例子。
當(dāng)系統(tǒng)需要在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，使用外部看門(mén)狗可以帶來(lái)許多好處，如：
硬件系統(tǒng)復(fù)位，以確保微控制器電源重新啟動(dòng)，并重新啟動(dòng)內(nèi)部外設(shè)電源。
將看門(mén)狗與單片機(jī)振蕩電路分開(kāi)。
它為監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個(gè)完全獨(dú)立的過(guò)程。
所有這些優(yōu)點(diǎn)有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)健性，但仍有點(diǎn)缺乏利用外部看門(mén)狗。它包括增加集成電路所帶來(lái)的硬件成本和系統(tǒng)復(fù)雜性的提高。然而，正如我們所看到的，當(dāng)所有的考慮因素都集成在一起時(shí)，這些缺陷是微不足道的。現(xiàn)在，讓我們看看如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單而可靠的外部看門(mén)狗電路。
