看门狗芯片MAX708的工作原理及数据保护系统设计

看门狗芯片MAX708的工作原理及数据保护系统设计

引 言

单片机的程序稳定性和运行及数据的安全性是设计者在不同的运行环境中所必须考虑的问题，而最易遇到的问题是受干扰而使CPU进入死循环，一般情况下设计者会使用软件陷阱和软件看门狗来避免此类现象的出现，对于一般的运行环境还可以，如果是连续运行或环境恶劣的状况时往往不能满足要求，这时要使用硬件看门狗来重启CPU，使程序恢复正常运行。同时，如果电源电压波动较大或断电，有些系统还要求将当前有用的数据进行保护。MAX708就是这种既有电源监控和数据保护又有看门狗作用的集成电路芯片。

1 看门狗芯片MAX708的工作原理

图1是看门狗芯片MAX708内部组成结构原理。

MAX708是一种微处理器电源监控和看门狗芯片，可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号。复位信号可由VCC电压、手动复位输入，或由独立的比较器触发。域值为1.25 V、用于电源失效或低电源警告的独立比较器可用于监视第2个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能。这一功能是为器件发出复位信号前的正常关机、向操作者发送警报或电源切换及数据保护而考虑的。

MAX708提供有3种复位域值电平可供选择，这3种域值为：2.63 V、2.93 V、3.08 V。同时提供手动复位输入信号，在VCC=1 V时能提供有效的RESET复位信号。

MAX708内部由上电比较器、复位信号发生器、反相器以及失电比较器组成。它们的引脚及功能分别说明如下。

引脚1：MR，手动复位输入。当MR输人信号低于0.8 V时，产生复位脉冲信号输出。当MR输入低电平时，会有250μA的内部拉出电流，该拉出电流可以驱动连接在MR端的TTL或CMOS逻辑门，也可以由开关短路到地。一般在MR输入的手动复位信号由开关或逻辑门产生，这时，手动开关应接到地，或逻辑门应输出低电平。所以，MAX708内部拉出电流会作为外部逻辑门的灌入电流，或开关短路到地的电流。

引脚2：VCC，+5 V电源。

引脚3：GND，信号地。

引脚4：PFI，电源电压下降监视输入端。当PFI端输入低于1.25 V时，就会使PFO端输出低电平。如果PFI端不用时，把其接到GND或VCC端。

引脚5：PFO，电源电压下降监视输出端。当PFI端输入低于1.25 V时，就会使PFO端输出低电平，同时接收灌入电流，其他状态PFO输出高电平。

引脚6：空脚，不用。

引脚7：RESET，低电平复位输出脉冲端，脉冲宽度为200 ms。如果电源VCC低于复位门槛4.65 V时，则保持输出低电平而不是脉冲。接通VCC时，由于VCC从0→5V，故会产生200 ms的复位脉冲输出。MR有低电平脉冲输人时也会产生200 ms复位脉冲输出。

引脚8：RESET，高电平复位输出脉冲端。这个信号是RESET的反相信号，由RESET通过一个内部的反相器产生。

利用MAX708的1脚，对外接人的信号可以是振荡器等转换的信号，每隔一定时间由CPU复位振荡器使其不输出低电平复位信号，如CPU死机，一定时间内不输出复位电平，则振荡器输出低电平使MAX708输出复位信号使CPU复位。集成MAX708是通电、断电监控电路，在通电和断电时可产生复位信号输出，也将可靠复位CPU。MAX708对电源电压的监视门槛为4.40 V的复位功能和过程如下：

a) 通电复位：在接上电源VCC使MAX708通电时，电源VCC从0→5 V，这时有一个过渡过程。在过渡过程中的一部分时间中，存在VCC<4.65 V的情况，则上电比较器就会输出低电平送到复位发生器中，从而产生200 mS的复位脉冲输出。

b) 手动复位：在MR端接一个按键，按键另一端接地，则按键按下时，会产生一个低电平脉冲送到复位发生器中，从而产生200 ms复位脉冲输出。

c) 电源下降复位：把电源与电源下降输入端PFI相连，当电源下降，并且有PFI电平小于1.25 V时，就在PFO端输出低电平。如果把PFO端和MR相连，则使PFO输出的低电平加到MR端而送入复位发生器，因而使复位发生器产生200 ms复位脉冲信号输出。

2 基于MAX708的数据保护系统设计

图2所示是MAX708与微处理器的组成的数据保护系统应用联接原理图。

在这里，MAX708用于监视第2个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能。利用此功能，系统可在电源跌落时到复位前执行某些安全操作，如保存参数、发送警报信号或切换后备电池等数据保护性的操作。如果利用MAX708在电源出现毛刺或停电前把当前数据保存到E2PROM中，就可有效解决E2PROM中的数据掉失(数据保护)问题，特别是在智能计量装置(如智能电度表、智能煤气流量计、智能水表等)停电时将当前数据保存等方面都有较好的应用。

如图3和图4分别是MAX708用做电源监测时带E2PROM数据保护功能的主程序和中断服务程序。

使用该电路必须选择适当的预警电压点，以保证靠电源的储能供电情况下，VCC电压从预警电压跌到复位电压的维持时间TB必须足够长，一般E2PROM的写周期约为10 ms到20 ms，取TB>200 ms就可确保数据稳定写入。

预警电压调整方法如下：当VDC等于预警电压时，调整R1和R2使PFI的电压为1.25 V此时可检测PFO，来确认内部的电压比较器是否动作。

3 结束语

MAX708除上电复位和掉电复位外，还有监控系统电源和数据保护的功能。用做监控系统电源时，当电源测控供电电压出现异常时，提供预警指示或中断请求信号，方便系统实现异常处理；用做数据保护时，当电源或系统工作异常时，对数据进行必要的保护：如写保护、数据备份或切换后备电池，同时当系统程序跑飞或死锁时，看门狗定时器会自动复位系统，让系统重新回到正常的工作状态，程序恢复正常运行。