一种看门狗功能单元、可编程逻辑器件及看门狗监控系统

摘要

本申请提供了一种看门狗功能单元、可编程逻辑器件及看门狗监控系统，该看门狗功能单元中的计数器用于计数，并在接收到喂狗信号后，重新开始计数；时间寄存器内置有可读写的参考阈值；比较模块用于比较计数结果和参考阈值，当两者的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号，也即，本申请提供的看门狗功能单元能通过对时间寄存器内预置的可读写的参考阈值进行修改，从而满足不同场景下看门狗功能单元监控周期的调整需求，解决了现有看门狗的定时时间由看门狗电路中电容的容值确定，无法灵活适用于其他需要调整看门狗定时时间的应用场景的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种看门狗功能单元、可编程逻辑器件及看门狗监控系统。

背景技术

随着科技的不断发展，在由CPU(Central Processing Unit/Processor，中央处理器)构成的系统中，由于CPU芯片以及内存等硬件资源可能会受到来自外界的干扰，如电磁、宇宙射线、高能粒子等干扰，上述干扰不仅会造成CPU以及内存等数据翻转，还会造成数据的错误，从而导致程序执行的不可控，也即程序“跑飞”，以造成整个控制系统无法正常工作，发生不可预料的后果。

实际应用中，一般通过设置看门狗以防止“跑飞”现象的产生。看门狗通常叫做watchdog，其本质上是一个定时器电路，通常由一个输入和一个输出构成。其中，输入的信号叫做喂狗，而输出连接至CPU的复位端。正常情况下CPU会在看门狗计时时喂狗，如果CPU出现异常，没有在看门狗计时器结束之前喂狗，则看门狗就会输出狗叫信号。由于狗叫信号连接至CPU的复位端，能够控制CPU重启，从而也就使得系统重新启动，避免了“跑飞”的扩大及影响。

目前看门狗的定时时间一般由看门狗电路中的电容的容值决定的，电容一旦确定后，看门狗的定时时间将无法进行改变，将无法适用于需要调整看门狗定时时间的应用场景。

发明内容

对此，本申请提供一种看门狗功能单元、可编程逻辑器件及看门狗监控系统，以解决现有看门狗的定时时间由看门狗电路中电容的容值确定，无法灵活适用于其他需要调整看门狗定时时间的应用场景的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种看门狗功能单元，包括：计数器、时间寄存器以及比较模块；其中：

所述计数器用于计数，并在接收到喂狗信号后，重新开始计数；

所述时间寄存器内预置有可读写的参考阈值；

所述比较模块用于比较计数结果和所述参考阈值，当两者的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号。

可选地，在上述的看门狗功能单元中，所述时间寄存器为可读写的寄存器。

可选地，在上述的看门狗功能单元中，修改所述参考阈值的方式，包括：

由被监控对象对应的处理器进行修改。

可选地，在上述的看门狗功能单元中，修改所述参考阈值的方式，包括：

由其他处理器进行修改。

可选地，在上述的看门狗功能单元中，所述计数器为加法计数器，所述预设看门狗触发条件包括：

所述计数结果大于所述参考阈值。

可选地，在上述的看门狗功能单元中，所述计数器为减法计数器，所述预设看门狗触发条件包括：

所述计数结果的绝对值大于所述参考阈值。

本发明第二方面公开了一种可编程逻辑器件，包括：如第一方面公开的任一项所述的看门狗功能单元。

本发明第三方面公开了一种看门狗监控系统，包括：处理器和对其进行监控的、如第二方面公开的所述的可编程逻辑器件。

可选地，在上述的看门狗监控系统中，所述可编程逻辑器件为所述看门狗监控系统内新增的独立器件。

可选地，在上述的看门狗监控系统中，所述可编程逻辑器件为所述看门狗监控系统中原有器件。

基于上述本发明提供的看门狗功能单元，包括：计数器、时间寄存器及比较模块；其中，计数器用于计数，并在接收到喂狗信号后，重新开始计数；时间寄存器内置有可读写的参考阈值；比较模块用于比较计数结果和参考阈值，当两者的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号，也即，本申请提供的看门狗功能单元，不仅能够在比较出计数结果和参考阈值之间的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号，实现对被监控对象的重启，从而解决CPU运行时出现的程序不可控现象，也即程序“跑飞”，导致的整个控制系统运行异常的问题；还能通过对时间寄存器内预置的可读写的参考阈值进行修改，从而满足不同场景下看门狗功能单元监控周期的调整需求，解决了现有看门狗的定时时间由看门狗电路中电容的容值确定，无法灵活适用于其他需要调整看门狗定时时间的应用场景的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种看门狗功能单元的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种可编程逻辑器件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种看门狗监控系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种看门狗监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种看门狗功能单元，以解决现有看门狗的定时时间由看门狗电路中电容的容值确定，无法灵活适用于其他需要调整看门狗定时时间的应用场景的问题。

请参见图1，该看门狗功能单元主要包括：计数器101、时间寄存器102以及比较模块103。其中：

计数器101用于计数，并在接收到喂狗信号后，重新开始计数。

实际应用中，该计数器101可以是加法计数器101。当其开始工作后，能够不断累加，当接收到喂狗信号后，将自身中的计数值进行清零，也即重新开始计数；换言之，加法计数器中的计数值随着计数的进行不断的叠加。

例如，该加法计数器可以由0开始计数，每间隔1s，依次叠加1……，在接收到喂狗信号后，将累加的计数值进行清零；当然，并不仅限于此，无论加法计数器以何种方式进行计数，均属于本申请的保护范围。

需要说明的是，计数器101也可以是其他类型的计数器，比如，减法计数器。当计数器101为减法计数器时，当其开始工作后，能够不断递减。换言之，减法计数器中的计数值随着计数的进行不断的递减。当接收到喂狗信号后，将自身的计数值进行清零；也即重新开始计数。

例如，该减法计数器可以由0开始计数，每间隔2s，依次递减1……；当接收到喂狗信号后，将自身中递减的计数值进行清零；当然，并不仅限于此，无论减法计数器以何种方式进行计数，均属于本申请的保护范围。

需要说明的是，该喂狗信号是被监控对象对应的处理器用于表征自身运行正常，每间隔一段时间，下发的信号。

时间寄存器102内预置有可读写的参考阈值。

实际应用中，该时间寄存器102可以是可读写的寄存器，通过对其进行编程，能够更改其相应的参考阈值。

具体的，该时间寄存器102可以通被监控对象对应的处理器对自身中的参考阈值进行修改，也可以通过其他处理器对参考阈值进行修改。当然，并不仅限于此，还可通过现有的其他方式对时间寄存器102中的参考阈值进行修改，本申请对参考阈值的修改方式不作限定，均属于本申请的保护范围。

需要说明的是，该参考阈值可表征看门狗功能单元的定时时间。可视具体应用环境和用户需求，修改该参考阈值，从而实现对看门狗的定时时间的调整。本申请对修改参考阈值的具体方式不作限定，均属于本申请的保护范围。

实际应用中，处理器通过数据通道即可实现对时间寄存器102进行改写，从而实现对看门狗功能单元的定时时间进行编程。

比较模块103用于比较计数结果和参考阈值，当两者的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号。

需要说明的是，该比较模块103能够通过与计数器101和时间寄存器102之间的数据传输通道，获取到计数器101和时间寄存器102的运行数据。

实际应用中，若计数器101为加法计数器，则计数结果和参考阈值之间的关系满足的预设看门狗触发条件为：计数结果大于参考阈值；也即，当比较模块103比较出计数结果大于参考阈值时，输出复位信号。

若计数器101为减法计数器，则计数结果与参考阈值之间的关系满足的预设看门狗触发条件为：计数结果的绝对值大于参考阈值；也即，比较模块103比较出计数结果的绝对值大于参考阈值时，输出复位信号。

实际应用中，通过比较模块103实时将计数结果和参考阈值之间的大小关系进行比较，能够实时得知是否超过看门狗功能单元所设定的定时时间；也即，判断出被监控对象是否及时进行喂狗。当判断出超过看门狗功能单元所设定的定时时间后，也即被监控对象未及时喂狗后，能够及时输出复位信号，重启被监控对象，从而实现看门狗功能。

需要说明的是，该比较模块103可以是比较器；当然，并不仅限于此，还可以是其他具有比较功能的器件，本申请对其不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

基于上述原理，本申请实施例提供的看门狗功能单元包括：计数器101、时间寄存器102及比较模块103；其中，计数器101用于计数，并在接收到喂狗信号后，重新开始计数；时间寄存器102内置有可读写的参考阈值；比较模块103用于比较计数结果和参考阈值，当两者的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号，也即，本申请提供的看门狗功能单元，不仅能够在比较出计数结果和参考阈值之间的关系满足预设看门狗触发条件时，输出复位信号，实现对被监控对象的重启，从而解决CPU运行时出现的程序不可控现象，也即程序“跑飞”，导致的整个控制系统运行异常的问题；还能通过对时间寄存器102内预置的可读写的参考阈值进行修改，从而满足不同场景下看门狗功能单元监控周期的调整需求，解决了现有看门狗的定时时间由看门狗电路中电容的容值确定，无法灵活适用于其他需要调整看门狗定时时间的应用场景的问题。

并且，该参考阈值为时间寄存器102内预置、并可读写的，不仅能够使得看门狗的监控周期更加精确，还能够在系统由于异常而产生问题后，及时输出复位信号实现对系统恢复保护。

值得说明的是，现有的看门狗电路的定时时间完全依赖电容的容值，在产品化后，随着板卡硬件设计的确定，看门狗的定时时间将不能再进行调节，而本申请提供的看门狗功能单元中定时时间的调整不再完全依赖电容的容值，即使硬件固化后，也可以通过编程修改参考阈值的方式进行改变。

再者，在产品调试等阶段，虽然现有的看门狗电路可以通过焊接不同容值的电容实现对看门狗电路的定时时间的调整，但是，由于期望容值不一定能找到，即便找到合适容值的电容，器件封装等硬件参数也不一定能满足要求；但是本申请提供的看门狗功能单元，无需对硬件进行更改即可实现对看门狗监控周期的调整，大大节省看门狗定时时间的调整成本，使得调整更加便捷，能够应用于各种产品调试等阶段。并且，由于看门狗功能单元的监控周期不再局限于硬件参数，更加容易满足各类设计要求。

最后，现有的看门狗电路由于电路板的焊盘的焊接次数有限，达到焊接上限后无法再进行焊接，因此，对于一块固定的电路板，定时时间的更改次数也是非常有限的；而本申请提供的看门狗功能单元可以多次进行灵活调整，也即不限制调整次数。

在上述示出的看门狗功能单元的基础之上，本申请另一实施例还提供了一种可编程逻辑器件，请参见图2，该可编程逻辑器件包括：如上述任一实施例所述的看门狗功能单元10。

实际应用中，通过对可编程逻辑器件进行编程，使得该可编程逻辑器件能够实现如上述任一实施例所述的看门狗功能单元10中的计数器101、时间寄存器102及比较模块103等功能。

需要说明的是，由于目前可编程逻辑器件技术非常成熟，利用可编程逻辑技术实现计数器101和时间寄存器102非常容易，实现的具体原理参见现有技术即可，本申请不再赘述。

还需要说明的是，关于看门狗功能单元的相关说明，参见图1对应的实施例即可，此处不再赘述。

可选地，本申请另一实施例还提供了一种看门狗监控系统，如图3所示，该看门狗监控系统主要包括：处理器21和对其进行监控的、如上述实施例示出的可编程逻辑器件22。

实际应用中，由于该可编程逻辑器件22中设有看门狗功能单元10，进而能够通过该可编程逻辑器件22中的看门狗功能单元10实现对处理器21的监控。

需要说明的是，实际应用中，该可编程逻辑器件22可以是看门狗监控系统内新增的独立器件。比如，在处理器21的核心芯片上搭载的CPLD(Complex Programmable LogicDevice，复杂可编程逻辑器件)或者FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。

当然，并不仅限于上述，该可编程逻辑器件22还可以是看门狗监控系统中原有器件。比如，处理器21中的CPU芯片。

实际应用中，该处理器21作为被监控对象，在其运行正常时，每间隔预设时间，输出喂狗信号；而在其接收到复位信号后，对自身进行重启。

需要说明的是，如图4所示，实际应用中，可以通过被监控对象对应的处理器21与看门狗功能单元10中的时间寄存器102之间的数据传输通道(也即图中示出的寄存器读写)，对看门狗功能单元10中的时间寄存器102的参考阈值进行编程，从而调整看门狗功能单元10的定时时间。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。