ECN Taiwan

設定為首頁

訂閱印刷版

ECN Asia | ECNA China | ECNA Taiwan | ECNA Korea | ECN | EPN | EPE

Tuesday, 2009 年 1 月 6 日

前期雜誌內容

電路板及模組

電腦、週邊及聯網器件

電機/機械器件

積體電路

微波及RF元件

光電及顯示器

封裝及內部互連

被動及分離元件

感測器及致動器

軟體

醫用電子

嵌入式系統

電源和調節元件

測試與測量

搜索:

產品信息搜索:

Issue > Sep 2006 > 封面特寫

訂閱免費印刷版

適合列印版本

將本文寄給朋友

Ads by Google

探索MCU中的計時器設計

( 01 Sep 2006 )
作者：Jon Titus ,資深技術編輯

嵌入式控制器依靠看門狗計時器（WDT）來使它們的軟體保持在適當路線上。這些計時器被用於多數微控制器晶片（MCU）中，把程式師預設的計數遞減，當這個數到達零，或滾動到例如FFFF時，WDT產生一個不可遮罩中斷（Non Maskable Interrupt, NMI）或重設訊號。（WDT會把計數遞增到類似限度。）

程式師在代碼中放入了足夠的WDT刷新命令，因此在正常操作下，這些命令重載計數器，並防止它到達零。結果運行良好的代碼從不讓WDT產生重設訊號。如果軟體停留在某個未知狀態，或進入了無限迴圈中，由於兩種情況都不包含刷新命令，因此WDT遞減到零並觸發系統重設。重設將導致MCU重新啟動。

許多WDT讓韌體可任意候刷新各自的計數，而NEC Electronics America 78K0/KF2系列MCU中的WDT卻只允許在某個設定時期進行刷新操作。（圖 1）。NEC Electronics America 公司資深技術行銷經理 Ray Shin表示：“假設你有一個持續20毫秒的任務。如果該任務在5毫秒內完成，那麼它花的時間太少。或者如果它花了30毫秒，那麼它花的時間太多。任何一種情況下，不恰當的計時都應該會阻止該任務刷新WDT。Shin 指出，這個視窗選項在那些煞車系統、車窗馬達等裝置被定時的汽車應用中大獲好評。

MCU、電腦模組和通訊產品製造商 Digi International公司工程副總裁Joel Young指出：“並不是所有人都喜歡WDT，開發人員分成兩個陣營，純粹主義者認為WDT充當了設計拙劣的狀態機的支柱。實用主義者陣營則認為，系統的複雜性，特別是實施多線程的系統，意味著始終存在未知狀態，即使在設計得最好的系統中也是如此。”
基本上設計工程師必須確認想檢查的狀態，以及完成各自任務所花的時間。然後必須確定自己的系統在WDT產生重設訊號時將如何恢復。根據Young的說法，工程師有時不在乎微控制器為什麼重設，他們就是想重新啟動系統。但在多線程環境中，他們也許想讓一個以上的線程重設並使處理器保持運行。

Young表示：“在決定了軟體在WDT開始工作時應採取的行動之後，應該確定自己是否需要在此時獲得系統狀態的資訊。如果你想要這種資訊，就應該確定它位於何處以及記錄方式。”

不論是否保存狀態資訊，WDT導致的重設都應該使所有週邊和I/O埠處於良好狀況，例如，輸出引腳必須回到各自的輸入狀態。設計者們實施WDT是出於安全原因。NEC Electronics America的Ray Shin解釋說：“不能讓微控制器陷入迴圈中對使用者造生命威脅。因此，除了使I/O埠處於良好狀態以外，WDT應該清理週邊的工作並使系統返回安全狀況。”

德州儀器公司先進嵌入式控制裝置行銷總監Mark Buccini提供了額外的建議：“微控制器通電時WDT應立即啟動，這是因為軟體可能在最初幾行初始化代碼中就被掛起。在這種情況下，你會觀察到MCU反覆嘗試重新啟動，這就是初始化軟體有問題的線索。”Buccini監督 MSP430處理器系列，並指出，該系列中使用的WDT在啟動時自動提供32毫秒間隔，這段時間應該留了足夠時間來初始化寄存器並設置週邊。

開發人員也許不瞭解要花多少時間初始化軟體、並為韌體的其餘部分設置WDT，而令人遺憾的是，C、C++等高階語言把細節“隱藏”了起來。可嘗試求助於啟動裝置並終止某個帶有一根I/O引腳的外部計時器，作為代碼初始化和迴圈時間的一種測量方式。

在設計時軟體不得破壞WDT的設置或操作，例如，為了滿足這個要求，德州儀器的 MSP430 系列用密碼來保護 WDT。密碼從不存在於MCU的記憶體或韌體中，而是由韌體即時計算密碼。Buccini還指出：當 MSP430MCU進入超低功率模式時，會終止WDT。他表示：“處理器在這種模式中不會運行密碼，因此不需要運行 WDT。”與其他MCU不同的是，MSP430支持被保護的時脈。如果它由於某種原因失靈了，則系統將切換到某個內部時脈源。

參考資料
‧Baker, Bonnie, "Choose Your Watchdog Timer with Reliability in Mind," EDN, September 1, 2005, pg. 30.
‧Corson, Donald W., "Windowed-Watchdog Timers Enhance System Security," EDN, July 7, 2005, pp. 79--82.

訂閱免費印刷版

適合列印版本

將本文寄給朋友


ADVERTISEMENT


<script language="JavaScript" src="http://ad.doubleclick.net/adj/ecnasiamag.com/;sect=hometw;pos=imu2;sz=336x280;abr=!ie;ord=552907288?" ></script>

Ads By Google


眈壽恅梒


商業新聞


	瑞薩論壇展示「實現無所不在科技化網路社會」的各種解決方案

	愛特梅爾於上海成立設計中心及區域銷售營運據點

	安捷倫固網與行動整合量測論壇即將登場

	資策會舉辦Android Platform開發論壇協助台灣業者掌握嵌入式軟體平台商機

	愛特梅爾和EnSilica宣佈合作發展系統單晶片

	華映14吋筆記型電腦面板採用IDT PanelPort接收器

	高通於新加坡成立首座海外測試與研發中心

	英國威格斯公司以高品質高性能產品深耕台灣半導體產業供應鏈

	Lam Research在台成立8吋與12吋蝕刻系統全球訓練中心

	Altera嵌入式系統研討會9月登場集焦處理器與系統匹配性


	更多內容 >>


產業連結


	Photonics Association (Singapore)

	Singapore Industrial Automation Association (SIAA)

	Taiwan Semiconductor Industry Association (TSIA)

click here

click here

click here

click here

© 2009 Reed Business Information, a division of Reed Elsevier Inc.
All rights reserved. Use of this web site is subject to its Terms and Conditions of Use. View our Privacy Policy.

Reed Business Information Asia Interactive Network