基于CPLD技術(shù)的看門狗電路設(shè)計(jì)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，帶有各種微處理的現(xiàn)代電子設(shè)備已廣泛應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)的各行各業(yè)中。但隨著設(shè)備功能越來越強(qiáng)大，程序結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，指令代碼越來越長(zhǎng)，加之現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境的干擾，設(shè)備失控，程序“走飛”，各功能模塊“死機(jī)”的概率也同樣成倍地增加。對(duì)此，常見的解決方法是在電路設(shè)計(jì)時(shí)放置一片硬件看門狗（Watchdog）電路，其目的是在系統(tǒng)“走死”后能強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位并返回初始化程序。隨著CPLD器件被廣泛應(yīng)用于各種儀器、儀表設(shè)備的設(shè)計(jì)中，而且CPLD幾乎可模擬任何一種邏輯電路，所以，現(xiàn)在在設(shè)計(jì)時(shí)已完全沒有必要再放置一片獨(dú)立的看門狗器件，而完全可以將硬件看門狗電路整合于CPLD器件中，從而節(jié)省成本，降低系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。下面具體介紹這種基于CPLD技術(shù)的看門狗電路的設(shè)計(jì)。

2　工作原理

CPLD是英文Complex Programmable LogicDevice的縮寫，中文名稱為復(fù)雜可編程邏輯器件，因其具有工作效率高、內(nèi)部延時(shí)小、可預(yù)測(cè)延時(shí)等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于計(jì)數(shù)器、邏輯電路、控制電路和復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)等功能的實(shí)現(xiàn)，而看門狗電路的核心就是一個(gè)計(jì)數(shù)定時(shí)電路，所以，利用CPLD特點(diǎn)將能很好地實(shí)現(xiàn)看門狗電路的功能。看門狗電路的原理框圖如圖1所示。它在結(jié)構(gòu)上可分為分頻電路、計(jì)數(shù)定時(shí)電路和復(fù)位電路三大部分，其工作方式是將一個(gè)32768Hz的方波時(shí)鐘輸入分頻電路，分頻后的方波再輸入到計(jì)數(shù)定時(shí)電路中進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)與已設(shè)置好的計(jì)數(shù)時(shí)間常數(shù)相比較，當(dāng)CPU在指定的時(shí)間內(nèi)沒有通過改變CS端狀態(tài)來將計(jì)數(shù)定時(shí)器清零，一旦計(jì)數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的值相一致，計(jì)數(shù)定時(shí)電路將產(chǎn)生一個(gè)高電平給復(fù)位電路，復(fù)位電路將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)給CPU的REST端。例如，對(duì)于MCS51系列單片機(jī)來說，將產(chǎn)生一個(gè)大于10ms的高電平以保證CPU可靠地復(fù)位。

復(fù)雜可編程邏輯器件

3　電路設(shè)計(jì)

目前，XILINX公司的可編程器件，因其良好的設(shè)計(jì)平臺(tái)、安全的加密方法、完整的產(chǎn)品線，而被廣泛地應(yīng)用于各種產(chǎn)品中。下面，以其產(chǎn)品線中的X95系列CPLD為例，具體介紹看門狗電路的設(shè)計(jì)。

看門狗電路的設(shè)計(jì)

3．1　分頻電路　　
該電路是由圖1中的U1　COUNT5宏單元來完成的，該宏單元的目的是將32768kHz的矩形脈沖通過一個(gè)5位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，經(jīng)32級(jí)分頻，得到一個(gè)1024Hz的方波，也就是周期約為1ms的方波，其仿真波形如圖2所示。