看門狗計時器在無人看管的關鍵任務應用中調用自動保護

為確保 IIoT 裝置正常運作並提高系統效能和電源效率，您應該知道的三種看門狗計時器模式

進入工業物聯網 (IIoT) 時代，智慧型裝置在我們從未想過的地方找到安身立命之處。它們可以安裝在工廠生產線，也能安裝在某個偏遠地區，發揮出感測和/或控制的作用。但每當智慧型裝置當機，整個作業便可能會停止。

 

為了解決這個問題，傳統上會將技術人員派往這些區域，作法大多是重新啟動設備。這不僅浪費技術人員來回奔波的時間，也會導致裝置停機時間拉長，甚至造成營收損失。針對這種簡單的重設或重新開機，使用看門狗計時器便能立即解決這類問題。

 

看門狗計時器是設計到嵌入式系統中一種很常見的裝置，並且一直都在使用，與嵌入式系統差不多同時間出現。從本質上來說，看門狗計時器是硬體，可以是獨立的，也可以整合到其他裝置 (如 MCU) 中，可自動偵測軟體異常並在發生任何異常時重設處理器。看門狗計時器有時也稱為電腦正常運作 (COP) 計時器，或簡稱看門狗。

 

理論上，為了確保裝置運作，故障和相關的重設將由人工處理。但實際上，這是不可能的，因為系統需要 24 小時全天候監控，需要非常迅速採取行動，而且系統可能位於遠端位置。 

 

視窗型和非視窗型看門狗計時器

一般來說，看門狗計時器分為兩種：視窗型和非視窗型。這兩種的行為類似，調用時都會導致重設。兩者的區別在於，如果計時器過早觸發，視窗型看門狗也會導致重設。

 

看門狗計時器以一個計數器為基準，從某一初始值倒數到零。其所監控的嵌入式軟體會選擇計數器的初始值，並定期重新啟動計時器，以防止其超時 (達到零)。如果計數器在軟體重新啟動之前達到零，則假設軟體故障並判定處理器的重設訊號。

 

圖中可以看到看門狗計時器如何倒數計時，並在達到零時重設 (可能重新啟動系統)，藉此表示發生故障。

 

當出現臨時硬體故障或軟體包含錯誤或其他方面出現問題時，可能會發生異常。一般來說，在偵測到故障時，將重新啟動處理器 (以及其所執行的嵌入式軟體)，就像操作人員重啟電源一樣。不過，系統設計團隊認為，還是可採取其他修正措施，像是讓電腦進入安全狀態和/或重新啟動系統。

 

目前常見的是，直接將看門狗計時器嵌入主機微處理器，可大幅簡化設計過程。或者，也可將其嵌入直接連接至處理器的鄰近 IC 內。甚至某些情況下，也可放在單獨的電路板上，但這種情況很少見。

 

 

 

關於看門狗計時器有件事必須考慮，微控制器何時會進入低功耗或睡眠模式。處理器不使用時，當然不需要看門狗計時器，於是看門狗計時器本身便會進入低功耗模式。為了處理這個問題，當處理器進入深度睡眠並退出時，計時器通常會停止，然後重新啟動回到其初始計數。

 

此外，所謂的睡眠模式，也就是 CPU 和時鐘源以及參考該時鐘的任何周邊裝置均停用，此即為最低功耗模式。閒置模式也是低功耗，但並未低到如同睡眠模式，此時 CPU 會停用但系統時鐘繼續運作。周邊裝置可以在這個計時器上運作，也可以選擇性停用。

 

一個 COM，三種看門狗計時器模式

DFI 的 WL968 是 COM Express 3.0 模組，可正確使用其看門狗計時器。此裝置是針對 Intel 第 8 代 Core 微處理器所設計，適用於 IoT 邊緣應用。

 

可處理所有三種看門狗計時器模式的其中一個電路板範例是 DFI WL968。COM Express 3.0 模組是專為 Intel 第 8 代 i3、i5 或 i7 Core 微處理器所設計。WL968 的其他特色還包括高達 64 GB 的 DDR4 記憶體、各種 I/O 介面，包括 AGA/DDI 和 LVDS，以及支援 4K x 2K 解析度的 DP++。如需進一步擴充，還有 6 個 PCIe 連接埠、GbE 介面和 12 個 USB 連接埠 (4 個 USB 3.0 和 8 個 USB 2.0) 可用。

 

DFI 專精於嵌入式領域，深知長使用壽命支援對其產品的重要性。因此，WL968 提供 15 年 CPU 生命週期支援 (符合 Intel 的 IOTG 藍圖)。此模組有兩種版本可供選擇，一種可在標準溫度 (0° 至 +60°C) 下運作，另一種可在延伸溫度範圍 (-40° 至 +85°C) 下運作。

 

正確使用看門狗計時器，可提高系統效能和電源效率，但使用不當則會導致系統不斷出錯。讓 DFI 的專家協助您解開這個難題。