看門狗芯片MAX708的工作原理及數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)設計

引 言

單片機的程序穩(wěn)定性和運行及數(shù)據(jù)的安全性是設計者在不同的運行環(huán)境中所必須考慮的問題，而最易遇到的問題是受干擾而使CPU進入死循環(huán)，一般情況下設計者會使用軟件陷阱和軟件看門狗來避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，對于一般的運行環(huán)境還可以，如果是連續(xù)運行或環(huán)境惡劣的狀況時往往不能滿足要求，這時要使用硬件看門狗來重啟CPU，使程序恢復正常運行。同時，如果電源電壓波動較大或斷電，有些系統(tǒng)還要求將當前有用的數(shù)據(jù)進行保護。MAX708就是這種既有電源監(jiān)控和數(shù)據(jù)保護又有看門狗作用的集成電路芯片。

1 看門狗芯片MAX708的工作原理

圖1是看門狗芯片MAX708內(nèi)部組成結構原理。

MAX708是一種微處理器電源監(jiān)控和看門狗芯片，可同時輸出高電平有效和低電平有效的復位信號。復位信號可由VCC電壓、手動復位輸入，或由獨立的比較器觸發(fā)。域值為1.25 V、用于電源失效或低電源警告的獨立比較器可用于監(jiān)視第2個電源信號，為處理器提供電壓跌落的預警功能。這一功能是為器件發(fā)出復位信號前的正常關機、向操作者發(fā)送警報或電源切換及數(shù)據(jù)保護而考慮的。

MAX708提供有3種復位域值電平可供選擇，這3種域值為：2.63 V、2.93 V、3.08 V。同時提供手動復位輸入信號，在VCC=1 V時能提供有效的RESET復位信號。

MAX708內(nèi)部由上電比較器、復位信號發(fā)生器、反相器以及失電比較器組成。它們的引腳及功能分別說明如下。

引腳1：MR，手動復位輸入。當MR輸人信號低于0.8 V時，產(chǎn)生復位脈沖信號輸出。當MR輸入低電平時，會有250μA的內(nèi)部拉出電流，該拉出電流可以驅動連接在MR端的TTL或CMOS邏輯門，也可以由開關短路到地。一般在MR輸入的手動復位信號由開關或邏輯門產(chǎn)生，這時，手動開關應接到地，或邏輯門應輸出低電平。所以，MAX708內(nèi)部拉出電流會作為外部邏輯門的灌入電流，或開關短路到地的電流。

引腳2：VCC，+5 V電源。

引腳3：GND，信號地。

引腳4：PFI，電源電壓下降監(jiān)視輸入端。當PFI端輸入低于1.25 V時，就會使PFO端輸出低電平。如果PFI端不用時，把其接到GND或VCC端。

引腳5：PFO，電源電壓下降監(jiān)視輸出端。當PFI端輸入低于1.25 V時，就會使PFO端輸出低電平，同時接收灌入電流，其他狀態(tài)PFO輸出高電平。

引腳6：空腳，不用。

引腳7：RESET，低電平復位輸出脈沖端，脈沖寬度為200 ms。如果電源VCC低于復位門檻4.65 V時，則保持輸出低電平而不是脈沖。接通VCC時，由于VCC從0→5V，故會產(chǎn)生200 ms的復位脈沖輸出。MR有低電平脈沖輸人時也會產(chǎn)生200 ms復位脈沖輸出。

引腳8：RESET，高電平復位輸出脈沖端。這個信號是RESET的反相信號，由RESET通過一個內(nèi)部的反相器產(chǎn)生。

利用MAX708的1腳，對外接人的信號可以是振蕩器等轉換的信號，每隔一定時間由CPU復位振蕩器使其不輸出低電平復位信號，如CPU死機，一定時間內(nèi)不輸出復位電平，則振蕩器輸出低電平使MAX708輸出復位信號使CPU復位。集成MAX708是通電、斷電監(jiān)控電路，在通電和斷電時可產(chǎn)生復位信號輸出，也將可靠復位CPU。MAX708對電源電壓的監(jiān)視門檻為4.40 V的復位功能和過程如下：

a) 通電復位：在接上電源VCC使MAX708通電時，電源VCC從0→5 V，這時有一個過渡過程。在過渡過程中的一部分時間中，存在VCC<4.65 V的情況，則上電比較器就會輸出低電平送到復位發(fā)生器中，從而產(chǎn)生200 mS的復位脈沖輸出。

b) 手動復位：在MR端接一個按鍵，按鍵另一端接地，則按鍵按下時，會產(chǎn)生一個低電平脈沖送到復位發(fā)生器中，從而產(chǎn)生200 ms復位脈沖輸出。

c) 電源下降復位：把電源與電源下降輸入端PFI相連，當電源下降，并且有PFI電平小于1.25 V時，就在PFO端輸出低電平。如果把PFO端和MR相連，則使PFO輸出的低電平加到MR端而送入復位發(fā)生器，因而使復位發(fā)生器產(chǎn)生200 ms復位脈沖信號輸出。

2 基于MAX708的數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)設計

圖2所示是MAX708與微處理器的組成的數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)應用聯(lián)接原理圖。

在這里，MAX708用于監(jiān)視第2個電源信號，為處理器提供電壓跌落的預警功能。利用此功能，系統(tǒng)可在電源跌落時到復位前執(zhí)行某些安全操作，如保存參數(shù)、發(fā)送警報信號或切換后備電池等數(shù)據(jù)保護性的操作。如果利用MAX708在電源出現(xiàn)毛刺或停電前把當前數(shù)據(jù)保存到E2PROM中，就可有效解決E2PROM中的數(shù)據(jù)掉失(數(shù)據(jù)保護)問題，特別是在智能計量裝置(如智能電度表、智能煤氣流量計、智能水表等)停電時將當前數(shù)據(jù)保存等方面都有較好的應用。

如圖3和圖4分別是MAX708用做電源監(jiān)測時帶E2PROM數(shù)據(jù)保護功能的主程序和中斷服務程序。

使用該電路必須選擇適當?shù)念A警電壓點，以保證靠電源的儲能供電情況下，VCC電壓從預警電壓跌到復位電壓的維持時間TB必須足夠長，一般E2PROM的寫周期約為10 ms到20 ms，取TB>200 ms就可確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定寫入。

預警電壓調(diào)整方法如下：當VDC等于預警電壓時，調(diào)整R1和R2使PFI的電壓為1.25 V此時可檢測PFO，來確認內(nèi)部的電壓比較器是否動作。

3 結束語

MAX708除上電復位和掉電復位外，還有監(jiān)控系統(tǒng)電源和數(shù)據(jù)保護的功能。用做監(jiān)控系統(tǒng)電源時，當電源測控供電電壓出現(xiàn)異常時，提供預警指示或中斷請求信號，方便系統(tǒng)實現(xiàn)異常處理；用做數(shù)據(jù)保護時，當電源或系統(tǒng)工作異常時，對數(shù)據(jù)進行必要的保護：如寫保護、數(shù)據(jù)備份或切換后備電池，同時當系統(tǒng)程序跑飛或死鎖時，看門狗定時器會自動復位系統(tǒng)，讓系統(tǒng)重新回到正常的工作狀態(tài)，程序恢復正常運行。