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在軟件開發(fā)過程中，我們希望軟件可以運行無誤。但是常常事與愿違，程序經(jīng)常跑飛，或者卡死。原因有很多，有可能是因為軟件系統(tǒng)設(shè)計的原因，或者外部傳感器的失效，再或者是程序的Bug等。為了防止程序在出現(xiàn)問題之后，可以順利復(fù)位和重啟，攻城獅的好朋友，看門狗應(yīng)運而生。

看門狗的工作原理是，主程序需要在規(guī)定的時間內(nèi)，對看門狗進(jìn)行一定的操作，讓看門狗知道，主程序還在正常運行。而這個操作，程序媛稱為喂狗，而程序猿叫踢狗。因人而異，意思都是一樣的。狗還是那個狗。自古就有的舔狗。

下面我們來看一下看門狗的種類：

- 普狗 （普通的看門狗）

- 窗戶狗

- 問答狗

普通的看門狗，以下簡稱普狗，普狗養(yǎng)起來比較糙，只需要單片機在規(guī)定時間段踢一腳就好，具體怎么踢，因單片機和外部電路而異，新一代有功能安全需求之后的單片機集成了內(nèi)部看門狗，需要一定的指令來喂狗，比如英飛凌的Aurix，就需要兩個不同的步驟，首先需要一個密碼寫入操作，之后還需要在規(guī)定時間內(nèi)完成密碼驗證操作才可以完成喂狗操作。如果不在規(guī)定時間或者不按正確的步驟踢，就會被狗咬，進(jìn)而重啟系統(tǒng)。外部電路的普狗通常的操作是通過對單片機引腳的拉高拉低進(jìn)行喂狗操作。古董級的單片機如果沒有普狗外設(shè)的話，需要用一個本就為數(shù)不多的定時器實現(xiàn)。在主程序超時之后，定時器中斷服務(wù)程序通過無條件轉(zhuǎn)移指令把PC的值指向初始化函數(shù)入口。此處就不展開談普狗了。

窗戶狗：窗戶狗的意思是用戶軟件需要在規(guī)定的窗口時間內(nèi)喂狗，如果太早和太晚，都會被狗咬，進(jìn)而重啟系統(tǒng)。

窗戶狗相比于普狗的好處在于，如果主程序程序錯誤恰好卡死在踢狗程序的話，普狗是沒法識別的，因為一直在喂，就算把普狗撐死了也沒法識別。

窗戶狗，內(nèi)部實現(xiàn)原理大同小異，基本是一個定時器的兩個Channel，一個負(fù)責(zé)對主程序時間的監(jiān)控，比如100ms，另一個負(fù)責(zé)對時間窗口的比較。比如在100ms內(nèi)的90-100ms內(nèi)允許用戶程序踢狗。

問答狗：問答狗的花樣就比較多了，通常以獨立的外部芯片為主，也有單片機自帶的問答狗外設(shè)。在工業(yè)界的應(yīng)用也較廣泛。以下我們舉個例子詳細(xì)說明：

TI TPS6594 PMIC， 這個芯片主要用于供電電路的設(shè)計，但是在上面集成了看門狗功能。

如圖所示，問答狗通過通訊協(xié)議（SPI或者I2C）跟外部相連，目的是為了和用戶交換信息。進(jìn)而進(jìn)行一問一答，這也是為什么我給他起名叫問答狗的原因。較真來說，一問一答是不對的，根據(jù)不同的問答狗芯片的設(shè)計，可能不止一問一答。但是基本的目的和實現(xiàn)邏輯是，問答狗通過跟主程序的信息交換，來驗證不僅僅是程序執(zhí)行時間這一個簡單的需求，程序員有多大膽，它就有多大產(chǎn)。具體的應(yīng)用比如可以為，驗證不同軟件模塊或者函數(shù)的執(zhí)行順序，驗證數(shù)據(jù)的處理順序，驗證訪問客戶的真實性等等。

德儀這個芯片的實現(xiàn)方式如下圖所示：

單片機通過 SPI 或者 I2C來首先從問答狗拿到問題，然后在規(guī)定的第一個時間窗戶內(nèi)，發(fā)送根據(jù)這個問題計算好的三個回答，然后在第二個時間窗口內(nèi)，發(fā)送第四個回答。只要任何一個回答錯誤或者回答的時間窗口期沒有吻合的話，問答狗就會通過拉低單片機的 Reset 引腳進(jìn)行重啟。具體問題和回答的計算，此處就不展開了，每個芯片廠家的實現(xiàn)方式不一樣。常用的是CRC計算。感興趣的朋友可以自行了解或者留言提問。

后言：各種看門狗層出不窮，每個廠商都在爭奇斗艷的推出不同的功能，但是究其根本原因，市場需求的爆發(fā)是因為法律法規(guī)的推進(jìn)，比如本公眾號的另一個系列，功能安全系列，到底啥玩意是功能安全-3

在ASIL C/D 的系統(tǒng)里，就規(guī)定了對于看門狗的要求. 比如說獨立的時間和檢查程序執(zhí)行順序等。如下圖， 喜歡的朋友也可以追一下功能安全系列

文末：

不知道為何，突然從看門狗想到了這兩句話：

狗彘食人食而不知檢，涂有餓莩而不知發(fā)《寡人之于國也》

有同感的朋友不妨慷慨解囊， 感謝一貫的支持。

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