1、引言

在通信及數(shù)字系統(tǒng)中,單片機以及DSP等電路如果出現(xiàn)設(shè)計缺陷,或者受到意外干擾,將會導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運行,死機現(xiàn)象時有發(fā)生,給整體電路造成較大的危害,當(dāng)出現(xiàn)這種情況時,及時對系統(tǒng)進行復(fù)位就顯得十分必要。本文應(yīng)用FPGA設(shè)計實現(xiàn)一種快速響應(yīng)的看門狗電路,可以對單片機、DSP、微處理器等電路提供快速響應(yīng)監(jiān)控。在該電路中,整體設(shè)計使用了FPGA器件,使得電路的整體性能和速度得到了極大的提高。

2、快速響應(yīng)的看門狗電路結(jié)構(gòu)

圖1為所設(shè)計的看門狗電路框圖。分頻模塊是看門狗電路的時鐘產(chǎn)生模塊;參數(shù)配置模塊接收外部數(shù)據(jù)地址總線發(fā)出的參數(shù)配置信息,將信息進行提取,傳送給時鐘分頻模塊和狀態(tài)監(jiān)控模塊;喂狗信號轉(zhuǎn)換模塊是根據(jù)被監(jiān)控對象的喂狗方式,將不同方式的喂狗信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的脈沖信號,對于喂狗的方式,可以是采用單I/O口交替寫‘0’和‘1’進行,也可以使用地址數(shù)據(jù)總線寫入預(yù)先約定好的數(shù)據(jù)指令進行;狀態(tài)監(jiān)控模塊是對輸入的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一喂狗信號進行監(jiān)控。

3、仿真驗證

本設(shè)計采用Xilinx Spartan系列的FPGA實現(xiàn),仿真結(jié)果如圖2所示。如圖所示clk60m和clk_2m信號是時鐘輸入信號,clk60m來自外部DSP的工作時鐘,clk_2m是看門狗的工作時鐘;reset是電路上電復(fù)位信號;s_food是由喂狗信號經(jīng)過喂狗信號轉(zhuǎn)換模塊輸出的喂狗信號;hungry_st和dog_st是狀態(tài)監(jiān)控模塊的狀態(tài)機信號;s_hungry是狀態(tài)監(jiān)控模塊輸出的監(jiān)控報警信號。從圖中可以看出,當(dāng)喂狗信號脈沖消失大約10ms的時候,產(chǎn)生s_hungry監(jiān)控信號,根據(jù)實際的使用需求,監(jiān)控信號的響應(yīng)速度可以自由調(diào)整。相對于傳統(tǒng)的看門狗電路秒級的復(fù)位響應(yīng)速度[2],該電路的響應(yīng)速度提高到了毫秒的數(shù)量級。

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有圖3可以看出,喂狗的原始信號是data_o,經(jīng)過喂狗信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的脈沖喂狗信號s_food,有標(biāo)準(zhǔn)的s_food輸出狀態(tài)監(jiān)控模塊進行狀態(tài)監(jiān)控。

4、結(jié)語

本文采用FPGA設(shè)計實現(xiàn)了一種簡單可行的看門狗電路,可以對實時處理的數(shù)字系統(tǒng)進行快速響應(yīng)監(jiān)控,該電路彌補了傳統(tǒng)看門狗電路不足,具有良好的通用性、擴展性、靈活配置等特點,適用于各種實時處理的數(shù)字系統(tǒng)。

參考文獻
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