第6章 可靠性與抗干擾技術(shù)

1、周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室1第六章第六章 可靠性與抗干擾技術(shù)可靠性與抗干擾技術(shù)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、干擾噪聲的認(rèn)識(shí)（三要素）一、干擾噪聲的認(rèn)識(shí)（三要素） 干擾源干擾源 耦合途徑耦合途徑 接收器接收器 二、電磁耦合干擾分析方法二、電磁耦合干擾分析方法三、抑制技術(shù)與措施三、抑制技術(shù)與措施周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室2一、干擾噪聲的認(rèn)識(shí)一、干擾噪聲的認(rèn)識(shí) 干擾源：干擾源： 本征噪聲源、人為噪聲源、自然界干擾源本征噪聲源、人為噪聲源、自然界干擾源 電磁干擾，光電干擾，機(jī)械干擾（摩擦起電、電磁干擾，光

2、電干擾，機(jī)械干擾（摩擦起電、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、壓電效應(yīng)、震顫效應(yīng)），其它導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、壓電效應(yīng)、震顫效應(yīng)），其它噪聲（電化學(xué)作用的化學(xué)濕電池，溫度變化等）噪聲（電化學(xué)作用的化學(xué)濕電池，溫度變化等） 干擾源干擾源耦合通道耦合通道敏感接收器敏感接收器周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室3電子系統(tǒng)受到外部電磁干擾電子系統(tǒng)受到外部電磁干擾電力線(xiàn)電力線(xiàn)雷電雷電電臺(tái)電臺(tái)電視臺(tái)電視臺(tái)交流供電電路交流供電電路電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)移動(dòng)移動(dòng)通信通信設(shè)備設(shè)備天體電磁輻射天體電磁輻射周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室4電子設(shè)備的干擾對(duì)其

3、它電路系統(tǒng)的影響電子設(shè)備的干擾對(duì)其它電路系統(tǒng)的影響傳導(dǎo)傳導(dǎo)噪聲噪聲周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室5 電子系統(tǒng)內(nèi)部不同電路單元之間相互影響電子系統(tǒng)內(nèi)部不同電路單元之間相互影響的幾種形式的幾種形式電場(chǎng)耦合電場(chǎng)耦合磁場(chǎng)耦合磁場(chǎng)耦合公共阻抗公共阻抗周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室6三種耦合途徑三種耦合途徑 傳導(dǎo)耦合傳導(dǎo)耦合：通過(guò)導(dǎo)體（導(dǎo)線(xiàn)）將噪聲耦合進(jìn)電路中。通過(guò)導(dǎo)體（導(dǎo)線(xiàn)）將噪聲耦合進(jìn)電路中。 最典型的例子是噪聲通過(guò)電源線(xiàn)傳入電路。最典型的例子是噪聲通過(guò)電源線(xiàn)傳入電路。 公共阻抗耦合公共阻抗耦合：來(lái)自不同電

4、路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻來(lái)自不同電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生公共阻抗噪聲耦合。抗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生公共阻抗噪聲耦合。 電磁場(chǎng)耦合電磁場(chǎng)耦合：只要電荷發(fā)生移動(dòng)，所有的電路元件、只要電荷發(fā)生移動(dòng)，所有的電路元件、導(dǎo)線(xiàn)都會(huì)輻射電磁場(chǎng)，存在來(lái)自發(fā)射源的輻射。近場(chǎng)導(dǎo)線(xiàn)都會(huì)輻射電磁場(chǎng)，存在來(lái)自發(fā)射源的輻射。近場(chǎng)時(shí)，分別考慮電場(chǎng)和磁場(chǎng)；遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，電磁聯(lián)合輻射。時(shí)，分別考慮電場(chǎng)和磁場(chǎng)；遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，電磁聯(lián)合輻射。周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室7共地共地阻抗阻抗耦合耦合共源共源阻抗阻抗耦合耦合周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室

5、8二、電磁場(chǎng)耦合分析方法二、電磁場(chǎng)耦合分析方法電磁場(chǎng)麥克斯韋方程分析：三個(gè)空間變量電磁場(chǎng)麥克斯韋方程分析：三個(gè)空間變量（x，y，z）和時(shí)間（）和時(shí)間（t）的函數(shù)，復(fù)雜）的函數(shù)，復(fù)雜電路等效近似分析技術(shù)（集總參數(shù)元件）電路等效近似分析技術(shù)（集總參數(shù)元件）周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室9電容性耦合電容性耦合 ZiCmENUNABnimimNEZCjZCjU1NimNEZCjU互感耦合互感耦合 NNMIjUUNMIN周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室10漏電耦合漏電耦合 NimiNEZRZUUNRmENBAZ

6、i周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室11低頻電磁干擾的電路等效近似分析技術(shù)（集總低頻電磁干擾的電路等效近似分析技術(shù)（集總參數(shù)元件參數(shù)元件,消除空間變量）消除空間變量）電場(chǎng)被限定在電容器內(nèi)部：電場(chǎng)被限定在電容器內(nèi)部：關(guān)注電壓關(guān)注電壓磁場(chǎng)被限定在電感器內(nèi)部：磁場(chǎng)被限定在電感器內(nèi)部：關(guān)注電流關(guān)注電流電路尺寸相對(duì)波長(zhǎng)很小電路尺寸相對(duì)波長(zhǎng)很小周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室12電流電流磁場(chǎng)磁場(chǎng)電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)互感模型互感模型: v=Mdi/dt 周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電

7、科教研室13高頻電磁輻射耦合高頻電磁輻射耦合 電磁波波長(zhǎng)電磁波波長(zhǎng):=波速波速V/頻率頻率f，波速與傳播介質(zhì)有關(guān)；，波速與傳播介質(zhì)有關(guān)； 在空氣中大約在空氣中大約3108m/s，1MHz信號(hào)的波長(zhǎng)信號(hào)的波長(zhǎng)300m， 1GHz， =0.3m. 近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng): 源、介質(zhì)、距離源、介質(zhì)、距離r=/2為分界點(diǎn)為分界點(diǎn)近場(chǎng)近場(chǎng)感應(yīng)場(chǎng)感應(yīng)場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)輻射場(chǎng)輻射場(chǎng)周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室14 波阻抗：Z=E/H，在遠(yuǎn)場(chǎng)條件遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，E/H大小等于介質(zhì)的特性阻抗，如空氣或自由空間E/H=ZO=377近場(chǎng)條件下：近場(chǎng)條件下：電場(chǎng)和磁場(chǎng)分電場(chǎng)和磁場(chǎng)分

8、別考慮，高電別考慮，高電壓小電流以電壓小電流以電場(chǎng)為主；低電場(chǎng)為主；低電壓大電流以磁壓大電流以磁場(chǎng)為主。場(chǎng)為主。電場(chǎng)占優(yōu)：電場(chǎng)占優(yōu)：E1/r3、H 1/r2磁場(chǎng)占優(yōu)：磁場(chǎng)占優(yōu)：E1/r2、H 1/r3周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室15三、抑制電磁干擾的主要技術(shù)三、抑制電磁干擾的主要技術(shù)o消除或抑制噪聲源消除或抑制噪聲源 o破壞干擾的耦合通道破壞干擾的耦合通道 o消除接收電路對(duì)干擾的敏感性消除接收電路對(duì)干擾的敏感性 o采用軟件抑制干擾采用軟件抑制干擾 周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室16電磁干擾噪聲抑制

9、電磁干擾噪聲抑制 屏蔽屏蔽 接地接地 平衡平衡 濾波濾波 隔離隔離 阻抗大小控制阻抗大小控制 電纜設(shè)計(jì)電纜設(shè)計(jì) 抵消技術(shù)抵消技術(shù)周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室171 1、屏蔽：、屏蔽： 靜電屏蔽；電磁屏蔽；低頻磁屏蔽靜電屏蔽；電磁屏蔽；低頻磁屏蔽 靜電屏蔽+Q+Q+QAAABB周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室18電磁屏蔽電磁屏蔽ieeN低頻磁屏蔽低頻磁屏蔽 周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室19電磁兼容性（電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)

10、電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室20EMI EMI 濾濾 波波 器器lEMIEMI濾波器綜述濾波器綜述l常見(jiàn)的電磁兼容元件常見(jiàn)的電磁兼容元件周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室21重要的 必要的 可靠的 安靜的周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室22與眾不同的與眾不同的EMIEMI濾波器濾波器EMIEMI濾波器難以進(jìn)行阻抗匹配濾波器難以進(jìn)行阻抗匹配EMIEMI濾波器出現(xiàn)飽和濾波器出現(xiàn)飽和無(wú)法用集總參數(shù)等效電路進(jìn)行高頻分析無(wú)法用集總參數(shù)等效電路進(jìn)行高頻分析要求能濾除共模干擾和差模干擾要求能

11、濾除共模干擾和差模干擾周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室23電 路 簡(jiǎn) 單 EMI濾波器的基本形式周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室24設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)EMIEMI濾波器的注意點(diǎn)濾波器的注意點(diǎn) 頻率特性頻率特性 耐壓性能耐壓性能 額定電流額定電流 阻抗特性阻抗特性 屏蔽屏蔽 可靠性可靠性周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室25各各 式式 各各 樣樣 的的 電電 容容云母電容電解電容高壓電容穿心電容法拉電容聚苯電容薄膜電容三端電容器鉭電容校正CBB電容獨(dú)石電容自熱變阻電容器自

12、熱變阻電容器周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室26電電 感感l(wèi)線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)為：線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)為： Q=L/Rl電感的離散參數(shù)電感的離散參數(shù)l分布電容分布電容l直流電阻直流電阻功率電感模壓線(xiàn)圈空芯線(xiàn)圈磁環(huán)線(xiàn)圈棒狀線(xiàn)圈變壓器周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室27磁磁 性性 材材 料料 磁磁 性性 元元 件件 吸收磁珠用于抑制吸收磁珠用于抑制PCB板高頻傳導(dǎo)干板高頻傳導(dǎo)干擾擾夾式磁環(huán)：安裝方便，夾式磁環(huán)：安裝方便，用于設(shè)備用于設(shè)備EMIEMI結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化 扁平吸收環(huán)用于數(shù)扁平吸收環(huán)用于數(shù) 據(jù)總線(xiàn)、數(shù)字信號(hào)線(xiàn)

13、濾據(jù)總線(xiàn)、數(shù)字信號(hào)線(xiàn)濾波波非晶材料非晶材料燒結(jié)鐵氧體燒結(jié)鐵氧體作為尖峰抑制器使用作為尖峰抑制器使用粉芯材料粉芯材料NiNiMnMn軟磁軟磁材料材料周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室28其他常用其他常用EMIEMI抑制元件抑制元件 壓敏電阻壓敏電阻 沒(méi)有脈沖時(shí)呈高阻值狀態(tài)，一旦響應(yīng)脈沖電壓，立即將電壓限制沒(méi)有脈沖時(shí)呈高阻值狀態(tài)，一旦響應(yīng)脈沖電壓，立即將電壓限制到一定值，阻抗突變?yōu)榈椭档揭欢ㄖ?，阻抗突變?yōu)榈椭?1 1、高壓型壓敏電阻、高壓型壓敏電阻 2 2、高能型壓敏電阻、高能型壓敏電阻 3 3、納米添加法、納米添加法 氣體放電管氣體放電管 極間的電場(chǎng)強(qiáng)

14、度超過(guò)氣體的擊穿強(qiáng)度，引起間隙放電，限制極極間的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)氣體的擊穿強(qiáng)度，引起間隙放電，限制極間電壓間電壓 火花間隙火花間隙 電荷將穿過(guò)兩個(gè)角型的空間打火放電，由此將過(guò)電流釋放入地電荷將穿過(guò)兩個(gè)角型的空間打火放電，由此將過(guò)電流釋放入地周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室29介紹了這么多的硬件電路抗干擾措施介紹了這么多的硬件電路抗干擾措施, ,再來(lái)看看再來(lái)看看軟軟件上又有哪些好的措施件上又有哪些好的措施. .首先是在系統(tǒng)的輸入輸出通道中首先是在系統(tǒng)的輸入輸出通道中, ,采用某種計(jì)算方采用某種計(jì)算方法對(duì)通道的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理法對(duì)通道的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理,

15、,以削弱或?yàn)V除干擾噪聲以削弱或?yàn)V除干擾噪聲, ,這就是前面討論過(guò)的這就是前面討論過(guò)的數(shù)字濾波方法數(shù)字濾波方法. .這是一種廉價(jià)而有這是一種廉價(jià)而有效的軟件程序?yàn)V波效的軟件程序?yàn)V波, ,在在系統(tǒng)中被廣泛采用系統(tǒng)中被廣泛采用. .而對(duì)于那些可能穿過(guò)通道而進(jìn)入而對(duì)于那些可能穿過(guò)通道而進(jìn)入CPUCPU的干擾的干擾, ,可采取可采取指令冗余、軟件陷阱以及程序運(yùn)行監(jiān)視等措施指令冗余、軟件陷阱以及程序運(yùn)行監(jiān)視等措施來(lái)使來(lái)使CPUCPU恢復(fù)正常工作恢復(fù)正常工作. .軟件抗干擾措施軟件抗干擾措施周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室30 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)難免會(huì)出現(xiàn)瞬間的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)難

16、免會(huì)出現(xiàn)瞬間的尖峰高能脈沖干擾尖峰高能脈沖干擾, ,可能會(huì)長(zhǎng)驅(qū)直入作用到可能會(huì)長(zhǎng)驅(qū)直入作用到CPUCPU芯片上芯片上, ,使正在執(zhí)行的程使正在執(zhí)行的程序跑飛到一個(gè)序跑飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中中, ,這時(shí)候的指令冗這時(shí)候的指令冗余和軟件陷阱技術(shù)也無(wú)能為力余和軟件陷阱技術(shù)也無(wú)能為力, ,系統(tǒng)將完全癱瘓系統(tǒng)將完全癱瘓. .此此時(shí)時(shí)必須強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位必須強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位, ,擺脫死循環(huán)擺脫死循環(huán). .由于操作者不可能一直監(jiān)視系統(tǒng)由于操作者不可能一直監(jiān)視系統(tǒng), ,這就這就需要一個(gè)需要一個(gè)獨(dú)立于獨(dú)立于CPUCPU之外的監(jiān)視系統(tǒng)之外的監(jiān)視系統(tǒng), ,在程序陷入死循環(huán)時(shí)在程序陷入死循環(huán)時(shí), ,能能及

17、時(shí)發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)復(fù)位系統(tǒng), ,這就是看守大門(mén)作用的程這就是看守大門(mén)作用的程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng), ,國(guó)外稱(chēng)為國(guó)外稱(chēng)為“Watchdog Timer”Watchdog Timer”, ,即即看門(mén)狗定時(shí)器看門(mén)狗定時(shí)器或或看門(mén)狗看門(mén)狗. .程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室31 看門(mén)狗看門(mén)狗實(shí)質(zhì)上是一個(gè)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)監(jiān)視定時(shí)器監(jiān)視定時(shí)器, ,它的它的定時(shí)時(shí)間是定時(shí)時(shí)間是固定不變的固定不變的, ,一旦定時(shí)時(shí)間到一旦定時(shí)時(shí)間到, ,產(chǎn)生中斷或產(chǎn)生溢出脈產(chǎn)生中斷或產(chǎn)生溢出脈沖沖, ,使系統(tǒng)復(fù)位使系統(tǒng)復(fù)位(

18、(記憶記憶!)!). .在正常運(yùn)行時(shí)在正常運(yùn)行時(shí), ,如果如果在在小于小于定時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)其進(jìn)定時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)其進(jìn)行刷新行刷新( (即重置定時(shí)器即重置定時(shí)器, ,稱(chēng)為喂狗稱(chēng)為喂狗),),定時(shí)器處于不斷的定時(shí)器處于不斷的重新定時(shí)過(guò)程重新定時(shí)過(guò)程, ,就不會(huì)產(chǎn)生中斷或溢出脈沖就不會(huì)產(chǎn)生中斷或溢出脈沖. .Watchdog TimerWatchdog Timer工作原理工作原理( (理解理解) )周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室32利用利用這一原理給單片機(jī)加一看門(mén)狗電路這一原理給單片機(jī)加一看門(mén)狗電路, ,在在執(zhí)行程序中執(zhí)行程序中在在小于小于定時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)

19、對(duì)其進(jìn)行重定時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)其進(jìn)行重置置. .而當(dāng)程序因干擾而跑飛時(shí)而當(dāng)程序因干擾而跑飛時(shí), ,因沒(méi)能執(zhí)行正常因沒(méi)能執(zhí)行正常的程序而的程序而不能在小于定時(shí)時(shí)間內(nèi)對(duì)其刷新不能在小于定時(shí)時(shí)間內(nèi)對(duì)其刷新. .當(dāng)定時(shí)時(shí)間到當(dāng)定時(shí)時(shí)間到, ,定時(shí)器產(chǎn)生中斷定時(shí)器產(chǎn)生中斷, ,在中斷程在中斷程序中使其返回到起始程序序中使其返回到起始程序, ,或利用溢出產(chǎn)生的或利用溢出產(chǎn)生的脈沖控制單片機(jī)復(fù)位脈沖控制單片機(jī)復(fù)位. .周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室33 為了保證程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性為了保證程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)的可靠性, ,監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)中中必須包括一定的硬件部分

20、必須包括一定的硬件部分, ,且應(yīng)完全獨(dú)立于且應(yīng)完全獨(dú)立于CPUCPU之之外外, ,但又要與但又要與CPUCPU保持時(shí)時(shí)刻刻的聯(lián)系保持時(shí)時(shí)刻刻的聯(lián)系. .因此因此, ,程序運(yùn)程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)是行監(jiān)視系統(tǒng)是硬件電路與軟件程序硬件電路與軟件程序的巧妙結(jié)合的巧妙結(jié)合. .圖圖5-5-3030給出了給出了Watchdog TimerWatchdog Timer的工作原理的工作原理. . CPUCPU可設(shè)計(jì)成由程序確定的定時(shí)器可設(shè)計(jì)成由程序確定的定時(shí)器1,1,看門(mén)狗被看門(mén)狗被設(shè)計(jì)成另一個(gè)定時(shí)器設(shè)計(jì)成另一個(gè)定時(shí)器2,2,它的計(jì)時(shí)啟動(dòng)將因它的計(jì)時(shí)啟動(dòng)將因CPUCPU的定時(shí)的定時(shí)訪(fǎng)問(wèn)脈沖訪(fǎng)問(wèn)脈沖P1P1的到來(lái)而

21、重新開(kāi)始的到來(lái)而重新開(kāi)始, ,定時(shí)器定時(shí)器2 2的定時(shí)到脈的定時(shí)到脈沖沖P2P2連到連到CPUCPU的復(fù)位端的復(fù)位端. .兩個(gè)定時(shí)周期必須是兩個(gè)定時(shí)周期必須是T1T1T2T2,T1,T1就是就是CPUCPU定時(shí)訪(fǎng)問(wèn)定時(shí)器定時(shí)訪(fǎng)問(wèn)定時(shí)器2 2的周期的周期, ,也就是在也就是在CPUCPU執(zhí)行的應(yīng)用程序中執(zhí)行的應(yīng)用程序中每隔每隔T1T1時(shí)間安插一條訪(fǎng)問(wèn)指令時(shí)間安插一條訪(fǎng)問(wèn)指令. .周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室34CPU (T1)定時(shí)器(T2)定時(shí)訪(fǎng)問(wèn)脈沖 P1重新啟動(dòng)復(fù)位定時(shí)到脈沖 P2圖圖 5-30 Watchdog Timer 工作原理工作原理

22、P1P2T2應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)指令訪(fǎng)問(wèn)指令訪(fǎng)問(wèn)指令T1T1T1死循環(huán)T1周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室35 在正常情況下在正常情況下, ,CPUCPU每隔每隔T1T1時(shí)間便會(huì)定時(shí)訪(fǎng)時(shí)間便會(huì)定時(shí)訪(fǎng)問(wèn)定時(shí)器問(wèn)定時(shí)器2,2,從而使定時(shí)器從而使定時(shí)器2 2重新開(kāi)始計(jì)時(shí)而不重新開(kāi)始計(jì)時(shí)而不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖P2P2；而；而一旦一旦CPUCPU受到干擾陷入受到干擾陷入死循環(huán)死循環(huán), ,便不能及時(shí)訪(fǎng)問(wèn)定時(shí)器便不能及時(shí)訪(fǎng)問(wèn)定時(shí)器2,2,那么定時(shí)器那么定時(shí)器2 2會(huì)在會(huì)在T2T2時(shí)間到達(dá)時(shí)產(chǎn)生定時(shí)溢出脈沖時(shí)間到達(dá)時(shí)產(chǎn)生定時(shí)溢出脈沖P2P2, ,從而從而引起引起

23、CPUCPU的復(fù)位的復(fù)位, ,自動(dòng)恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行程自動(dòng)恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行程序序.(.(理解理解) )周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室36Watchdog TimerWatchdog Timer實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法以前的以前的Watchdog TimerWatchdog Timer硬件部分是用單穩(wěn)硬件部分是用單穩(wěn)電路或自帶脈沖源的計(jì)數(shù)器構(gòu)成電路或自帶脈沖源的計(jì)數(shù)器構(gòu)成, ,一是電路有一是電路有些復(fù)雜些復(fù)雜, ,二是可靠性有些問(wèn)題二是可靠性有些問(wèn)題. .美國(guó)美國(guó)XicorXicor公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的X5045X5045芯片芯片(datasheet),

24、(datasheet),集集看門(mén)狗功能、電源監(jiān)測(cè)、看門(mén)狗功能、電源監(jiān)測(cè)、EEPROMEEPROM、上電復(fù)位等四功能為一體、上電復(fù)位等四功能為一體( (記憶記憶!)!), ,使使用該器件將大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并提高系統(tǒng)的用該器件將大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并提高系統(tǒng)的性能性能. .周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院電科教研室37X5045X5045(1)CS(1)CS* *(Chip Select):(Chip Select):片選信號(hào)片選信號(hào), ,低電平時(shí)低電平時(shí)X5045X5045工作工作, ,變?yōu)楦唠娖綍r(shí)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)將使看門(mén)狗定時(shí)器重新開(kāi)始計(jì)時(shí)將使看門(mén)狗定時(shí)器重新開(kāi)

25、始計(jì)時(shí)(7)RESET:(7)RESET:復(fù)位復(fù)位, ,高電平有效高電平有效. .用于電源檢測(cè)和看門(mén)狗超時(shí)輸出用于電源檢測(cè)和看門(mén)狗超時(shí)輸出(6)SCK(Serial Clock):(6)SCK(Serial Clock):串行串行時(shí)鐘時(shí)鐘(2)SO(Serial Output):(2)SO(Serial Output):串行輸出串行輸出, ,時(shí)鐘時(shí)鐘SCKSCK的下降沿同步輸出數(shù)據(jù)的下降沿同步輸出數(shù)據(jù)(5)SI(Serial Input):(5)SI(Serial Input):串行輸入串行輸入, ,時(shí)鐘時(shí)鐘SCKSCK的上升沿鎖存數(shù)據(jù)的上升沿鎖存數(shù)據(jù)(3)WP(3)WP* *(Write Protect):(Write Protect):寫(xiě)保護(hù)寫(xiě)保護(hù), ,低低電平時(shí)寫(xiě)操作電平時(shí)寫(xiě)操作被禁止被禁止, ,高高電平時(shí)所電平時(shí)所有有功能正常功能正常(4)Vss:(4)Vss:地地(8)Vcc:(8)Vcc:電源電壓電源電壓周鵬周鵬 安徽工程大學(xué)電氣