從系統(tǒng)故障或軟件故障中恢復(fù)并非易事。故障存在的時間越長，識別和恢復(fù)的難度就越大。外部監(jiān)視器可以幫助系統(tǒng)快速應(yīng)對此類故障。

外部監(jiān)視器是嵌入式系統(tǒng)工程師工具箱中的重要和關(guān)鍵工具。但是，它們必須正確設(shè)計，以便捕獲系統(tǒng)故障而不會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。在設(shè)計看門狗系統(tǒng)時，應(yīng)該考慮五個提示。

提示1 - 監(jiān)視心跳
外部監(jiān)視程序可以具有的最簡單的功能是監(jiān)視主應(yīng)用程序處理器生成的周期性“心跳”信號，以及心跳失敗時生成錯誤信號。監(jiān)測心跳應(yīng)該有兩個不同的目的。首先，微控制器應(yīng)僅在對軟件執(zhí)行功能檢查后生成心跳，以確保軟件正常運行。其次，心跳應(yīng)該能夠揭示系統(tǒng)的實時響應(yīng)是否已經(jīng)受到危害。

使用簡單的“啞”外部監(jiān)視器可以監(jiān)控心跳的軟件功能和實時響應(yīng)。外部看門狗應(yīng)該能夠分配心跳周期以及心跳必須出現(xiàn)在其中的窗口。心跳窗口的目的是允許監(jiān)視程序檢測系統(tǒng)的實時響應(yīng)何時受到損害。如果功能或?qū)崟r檢查失敗，則看門狗會嘗試通過重置應(yīng)用程序處理器來恢復(fù)系統(tǒng)。

技巧2 - 使用低性能MCU
可監(jiān)控心跳的基于定時器的簡單外部看門狗成本相對較低，但嚴(yán)重限制了功能和恢復(fù)的可能性看門狗系統(tǒng)。低功耗微控制器的成本與外部看門狗定時器的成本幾乎相同，那么為什么不向看門狗增加一些智能并使用微控制器呢？可以開發(fā)微控制器固件以實現(xiàn)窗口心跳監(jiān)視，并增加更多功能。

像這樣的“智能”監(jiān)管機(jī)構(gòu)有時被稱為主管或安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)，實際上已經(jīng)在汽車等不同行業(yè)使用了很多年。通常，基于微控制器的看門狗主要用于安全關(guān)鍵應(yīng)用。鑒于現(xiàn)有的開發(fā)工具和硬件的低成本，這種設(shè)計在其他應(yīng)用中也具有成本效益。

提示3 - 監(jiān)督關(guān)鍵系統(tǒng)功能
決定使用一個小型微控制器作為監(jiān)視器打開幾乎無限的可能性如何使用看門狗。添加到智能監(jiān)視器的第一個角色之一通常是監(jiān)督關(guān)鍵系統(tǒng)功能，例如系統(tǒng)電流或傳感器狀態(tài)。看門狗如何監(jiān)控電流的一個例子是對電流進(jìn)行獨立測量，然后將該值提供給應(yīng)用處理器。然后，應(yīng)用程序處理器可以將自己的讀數(shù)與看門狗的讀數(shù)進(jìn)行比較。如果兩者之間存在分歧，則系統(tǒng)將執(zhí)行被認(rèn)為適合于應(yīng)用程序的故障樹。

提示4 - 觀察通信信道
有時嵌入式系統(tǒng)看門狗和應(yīng)用處理器可能會按預(yù)期運行，但對于外部觀察者來說處于無響應(yīng)狀態(tài)。在這種情況下，將智能看門狗連接到通信通道（如UART）會很有用。當(dāng)看門狗連接到通信通道時，它不僅可以監(jiān)控通道流量，還可以接收監(jiān)視器特有的命令。

這方面的一個很好的例子是為小型衛(wèi)星設(shè)計的監(jiān)視器，用于監(jiān)控飛行計算機(jī)和地面站之間的無線電通信。如果飛行計算機(jī)對無線電無響應(yīng)，則可以向看門狗發(fā)送命令，然后執(zhí)行該命令并用于重置飛行計算機(jī)。

技巧5 - 考慮外部定時復(fù)位功能
使用微控制器實現(xiàn)具有額外功能的看門狗會給系統(tǒng)設(shè)計增加一些復(fù)雜性和新的軟件元素。因此，在這樣的系統(tǒng)中誰在監(jiān)視看門狗的問題無疑是許多工程師的想法。如果看門狗本身進(jìn)入雜草狀態(tài)，看門狗將如何恢復(fù)？

一種選擇是使用前面討論過的啞外部看門狗定時器。智能看門狗會產(chǎn)生一個心跳，以防止被愚蠢的看門狗定時器復(fù)位。另一個選擇是讓應(yīng)用程序處理器充當(dāng)監(jiān)視程序的監(jiān)視程序。需要認(rèn)真考慮確保兩個處理器保持正常運行的最佳方式。

結(jié)論
智能看門狗的目的是監(jiān)控系統(tǒng)和主微控制器，以確保它們按預(yù)期運行。在系統(tǒng)監(jiān)視器的設(shè)計過程中，允許看門狗支持的功能數(shù)量向上爬行非常誘人。開發(fā)人員需要記住，隨著智能監(jiān)視器的復(fù)雜性增加，監(jiān)視器本身將包含潛在故障模式和錯誤的可能性也隨之增加。保持監(jiān)視器的簡單性和最小必要的功能集將確保它可以經(jīng)過詳盡的測試并證明可以正常工作。