物聯(lián)網(wǎng)的設計非常重視安全性，但往往忽略了另一個(gè)方面的重要性，即開(kāi)發(fā)足夠穩健的系統，不需要人工干預，也能從故障中自動(dòng)恢復。為了確保這種穩健性，設計師應該仔細研究普通的看門(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)保證系統的穩健性。
為什么看門(mén)狗定時(shí)器對物聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要
當系統中部署了數以十億計的物聯(lián)網(wǎng)設備時(shí)，如果發(fā)生故障，技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)修復。因此，物聯(lián)網(wǎng)系統必須能夠在沒(méi)有任何人工干預的情況下自動(dòng)檢測和恢復故障。
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)單計時(shí)器，窗口定時(shí)器和智能電子狗。監管機構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用程序的硬件，甚至集成的硬件和軟件組件，作為獨立的微控制器?？傊?，無(wú)論采用哪種看門(mén)狗解決方案，唯一的目的就是監視和恢復系統。為此，設計者需要考慮的獨特性能和各監管機構的設計挑戰，以確保一個(gè)強大的物聯(lián)網(wǎng)系統設計。
內部看門(mén)狗的基本原理
看門(mén)狗定時(shí)器屬于硬件外設。它幾乎是所有單片微控制器的組成部分。它可以與機載外圍設備和系統時(shí)鐘交互（圖1）。默認情況下，內部看門(mén)狗定時(shí)器被設置為禁用。在啟用看門(mén)狗之前，開(kāi)發(fā)人員需要設置一個(gè)預定義的周期。如果軟件被鎖定，或影響軟件運行的硬件故障，看門(mén)狗定時(shí)器將退出并迫使微控制器復位。在這個(gè)過(guò)程中，看門(mén)狗定時(shí)器將清除錯誤，并允許微控制器重新初始化系統。
MSP430G2210，可以重置處理器當軟件被鎖定。
雖然內部看門(mén)狗定時(shí)器很簡(jiǎn)單，但是要正確執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，軟件應該檢查系統，以確保所有的任務(wù)和硬件正常工作。
開(kāi)發(fā)內部看門(mén)狗解決方案時(shí)，開(kāi)發(fā)人員應嘗試采納以下建議：
不要因為任何原因禁用看門(mén)狗。事實(shí)上，在選擇微控制器時(shí)，您應該確?？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，請勿清洗看門(mén)狗。
確?？撮T(mén)狗定時(shí)器是獨立的看門(mén)狗。獨立看門(mén)狗有一個(gè)單獨的時(shí)鐘來(lái)檢查系統時(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)狗將使系統重新設置。這可以防止失控的軟件覆蓋看門(mén)狗定時(shí)器。
內部看門(mén)狗在構建健壯的嵌入式系統方面邁出了重要的一步，但它并沒(méi)有提供一個(gè)非?？煽康慕鉀Q方案。要真正提高穩健性，開(kāi)發(fā)者需要考慮外部看門(mén)狗。
使用外部看門(mén)狗增強穩健性
無(wú)論開(kāi)發(fā)者在內部看門(mén)狗的執行過(guò)程中有多細心和細致，內部看門(mén)狗也不可能總是丟失。許多實(shí)現都有缺陷，共享系統時(shí)鐘和禁用選項是兩個(gè)例子。
當系統需要在現場(chǎng)工作時(shí)，使用外部看門(mén)狗可以帶來(lái)許多好處，如：
硬件系統復位，以確保微控制器電源重新啟動(dòng)，并重新啟動(dòng)內部外設電源。
將看門(mén)狗與單片機振蕩電路分開(kāi)。
它為監控系統提供了一個(gè)完全獨立的過(guò)程。
所有這些優(yōu)點(diǎn)有助于實(shí)現系統的穩健性，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)的硬件成本和系統復雜性的提高。然而，正如我們所看到的，當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?，F在，讓我們看看如何設計一個(gè)簡(jiǎn)單而可靠的外部看門(mén)狗電路。
