??? 摘? 要： 微處理器監(jiān)控芯片MAX706AT的特點、結(jié)構(gòu)和工作方式，以及DSP控制器TMS320LF2407A的工作原理。介紹了MAX706AT與TMS320LF2407A之間的接口硬件電路設(shè)計，并指出在實際電路設(shè)計和調(diào)試中應(yīng)注意的問題。著重論述了系統(tǒng)的硬件設(shè)計。與一般的單片機復(fù)位電路相比，它可以顯著提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。?
??? 關(guān)鍵詞： MAX706AT；TMS320LF2407A；DSP控制器；監(jiān)控器；看門狗?
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??? 計算機測控系統(tǒng)一般都需要有自恢復(fù)功能，當DSP系統(tǒng)受到電磁干擾失控后，系統(tǒng)應(yīng)能立即從斷點恢復(fù)運行，繼續(xù)測控過程。提高計算機測控系統(tǒng)抗干擾能力的方法很多，其中，微處理器監(jiān)控器（俗稱看門狗）的作用非常顯著。MAX706 系列監(jiān)控器是MAXIM公司生產(chǎn)的具有代表性的多功能微處理器監(jiān)控電路" title="監(jiān)控電路">監(jiān)控電路，除看門狗功能外，還具有上電自動復(fù)位功能、人工復(fù)位功能及低電壓報警功能，使用方便可靠。下面介紹MAX706AT 的主要特性及DSP控制系統(tǒng)的應(yīng)用。?
1 MAX706AT的特點、結(jié)構(gòu)和工作方式?
1.1 MAX706AT的特點?
??? MAX706AT是Maxim公司推出的內(nèi)有看門狗(Watchdog)定時器的微處理器監(jiān)控芯片，它是一組CMOS監(jiān)控電路，能夠監(jiān)控電源電壓" title="電源電壓">電源電壓、電池故障和微處理器(MPU或mP)或微控制器(MCU或mC)的工作狀態(tài)。MAX706AT主要有以下幾個功能：(1)上電、掉電以及供電電壓" title="供電電壓">供電電壓不足情況下具有
輸出。(2)獨立的“看門狗”電路。“看門狗”定時時間為1.6s。(3)1.25V門限檢測器，可用于低壓報警，還可用于電源故障或其他外部電源的監(jiān)控。(4)具有手動復(fù)位輸入端。?
1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳配置?
??? MAX706AT將常用的多項功能集成到一片8腳封裝的小芯片內(nèi)，與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比，大大減小了系統(tǒng)電路的復(fù)雜性和元器件的數(shù)量，顯著提高了系統(tǒng)可靠性和精確度。MAX706AT內(nèi)部集成了看門狗定時器、復(fù)位發(fā)生器、內(nèi)部時鐘、檢波器、1.25V和3.08V參考電壓和電壓比較器等。內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。?
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??? MAX706AT有SO、PDIP和μMAX三種封裝形式，其中的引腳說明如下：?
??? (1)
手工復(fù)位輸入端，輸入低于0.6V時即產(chǎn)生復(fù)位信號。可連接復(fù)位按鈕。?
??? (2)VCC：可接+3.15V～+5.5V的電源。?
??? (3)GND：電源地。?
??? (4)PFI：電源檢測輸入端?？蓪⑿枰獧z測的電源連接于此，不用時接地或接電源。?
??? (5)
電源檢測輸出端。被檢測電源正常時，輸出高電平" title="高電平">高電平，否則輸出低電平。?
??? (6)WDI：“看門狗”輸入端。?
??? (7)：復(fù)位輸出端。低電平有效，可輸出200ms的正脈沖。當電源VCC低于門限電壓或
保持低電平時，保持低電平。?
??? (8)
“看門狗”輸出端。當“喂狗”信號在1.6s內(nèi)不能及時送入時，該腳即產(chǎn)生1個低電平信號。?
1.3 MAX706AT的工作方式和原理?
1.3.1 復(fù)位功能?
??? MAX706AT的復(fù)位時序見圖2。MAX706AT在上電期間只要Vcc大于1.0V，就能保證輸出低電平。在Vcc上升期間維持低電平，直到電源電壓升至復(fù)位門限(3.08V)以上。在超過此門限后，內(nèi)部定時器大約再維持200ms后釋放，使其返回高電平。無論何時只要電源電壓降低到復(fù)位門限以下(即電源跌落），引腳就會變低。如果在已經(jīng)開始的復(fù)位脈沖期間出現(xiàn)電源跌落，復(fù)位脈沖至少再維持200ms。在掉電期間，一旦電源電壓Vcc降到復(fù)位門限以下，只要Vcc不低于1.0V，就能使維持低電平。?
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1.3.2 看門狗定時功能?
??? 圖3為MAX706AT“看門狗”定時器的時序。WDI為“看門狗”的輸入端，用來啟動Watchdog使定時器開始計數(shù)。當有效或WDI輸入為高阻態(tài)時，Watchdog定時器被清零且不計數(shù)。當復(fù)位信號被釋放(變?yōu)楦唠娖?，定時器開始計數(shù)。WDI能夠在供電電壓為2.7V時探測100ns的脈沖，在供電電壓為4.5V時探測50ns的脈沖。Watchdog一旦被驅(qū)動，若在1.6s內(nèi)不再重新觸發(fā)WDI或WDI不是高阻態(tài)也無復(fù)位信號，則定時器將發(fā)生計數(shù)溢出，使
變?yōu)榈碗娖健Ｒ坏╇娫措妷篤cc降至復(fù)位門限以下，端也將變低并保持低電平。只要VCC升至門限以上，就會立刻變高，不存在延時。簡單地將端連接到
端，就可以使看門狗定時器超時產(chǎn)生復(fù)位脈沖。?
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1.3.3 電源比較功能?
??? MAX706AT片內(nèi)帶有一個輔助比較器，它具有獨立的同相輸入端(PFI)和輸出端(
)，其反相輸入端內(nèi)部連接一個1.25V的參考電壓源?？梢栽赑FI腳上連接一個電阻分壓支路，該支路連接的監(jiān)視點通常在穩(wěn)壓電源集成電路之前。通過調(diào)節(jié)電阻值，合理地選擇分壓比，以便于使穩(wěn)壓器輸出端電壓下降之前，PFI端的電壓剛好下降到低于1.25V，輸出低電平。比較器有10mV的滯后作用，能夠預(yù)防的重復(fù)觸發(fā)。?
1.3.4 手動復(fù)位功能?
??? 低電平有效的手動復(fù)位輸入端(
)可被片內(nèi)70mA的上拉電流源拉到高電平，并可以被外接CMOS/TTL邏輯電路或一端接地的按鈕開關(guān)拉成低電平。不需要采用外部去抖動電路，因為最小為140ms的復(fù)位時間足以消除機械開關(guān)的抖動。最小的輸入脈沖在供電電壓為+3V時為500ns，+5V時為150ns。?
2 TMS320LF2407A概述?
??? TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定點DSP控制器，它采用了高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減小了控制器的功耗；40MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到25ns(40MHz)，從而提高了控制器的實時控制能力；集成了32KB的閃存、2.5KB的RAM、500ns轉(zhuǎn)換時間的A/D轉(zhuǎn)換器。片上事件管理器提供了可以滿足各種電機的PWM接口和I/O" title="I/O">I/O功能，此外還提供了適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的一些特殊功能，如看門狗電路、SPI、SCI和CAN控制器等，從而使它可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。然而，在實際的應(yīng)用系統(tǒng)中，還需要對TMS320LF2407A進行必要的外圍擴展，譬如程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的擴展、CAN的驅(qū)動等，以滿足整個應(yīng)用系統(tǒng)的實際需要。?
3 硬件設(shè)計?
3.1 電源設(shè)計?
??? TMS320LF2407A的工作電壓是3.3V，而目前許多常用外圍器件的主要工作電源通常是5V，因此以TMS320LF2407A為核心所構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)必然是一個混合電壓系統(tǒng)。對于TMS320LF2407A應(yīng)用系統(tǒng)而言，首先要解決TMS320LF2407A的電源問題。系統(tǒng)中不僅要求有3.3V的電源，還要求有5V的電源。?
??? DSP系統(tǒng)采用LDO芯片TPS7333。此芯片是TI公司專門為3.3V低壓系統(tǒng)設(shè)計的，其為固定輸出3.3V，且有上電產(chǎn)生DSP系統(tǒng)復(fù)位所需的信號。此外其輸出電流可達幾百毫安，輸出功率完全能夠滿足系統(tǒng)所需。?
3.2 MAX706AT和TMS320LF2407A的硬件接口設(shè)計?
??? 本文采用監(jiān)控器芯片MAX706AT構(gòu)成DSP控制器的外部監(jiān)控電路，電路外部接線如圖4所示。該電路具有看門狗定時器、自動復(fù)位功能以及電壓門限監(jiān)測功能。?
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??? 電路的主要功能如下：(1)對+5V、+3.3V同時進行監(jiān)視。當+3.3V電源正常時，
為高電平，DSP正常運行；當+3.3V電源電壓降至+3.08V以下時，輸出變?yōu)榈碗娖剑瑢SP進行復(fù)位。圖4中M點的電壓經(jīng)R1和R2對+5V分壓所得，R1和R2可根據(jù)實際需要和被檢測的電壓值選定。因為PFI的門限電壓為1.25V，所以只要保證在+5V正常時，M點的電壓在+1.25V或者稍高一點即可。一旦+5V電壓降低，M點的電壓低于+1.25V，就從高電平跳變成低電平，將的輸出端經(jīng)過反相放大器連接到2407A的外部引腳中斷1(XINT1)，同時在DSP的設(shè)置中把XINT1設(shè)為高優(yōu)先級模式下的外部引腳中斷，則當電壓降低時就能使DSP及時響應(yīng)中斷，進行必要的操作達到數(shù)據(jù)保存，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。?
??? (2)WDI只占用2407A的一個I/O口，DSP只需要在1.6s內(nèi)給IOP口一個正脈沖，脈沖的寬度要≥50ns才能被探測到。查2407A和MAX706AT的使用手冊可知， 2407A的I/O口輸出的電壓可以驅(qū)動MAX706AT，不需要外加驅(qū)動電路。當2407A的I/O口輸出“1”時，MAX706AT的WDI輸入高電平；當2407A的I/O口輸出“0”時，MAX706AT的WDI輸入低電平。看門狗定時器被清零時，
維持高電平；當程序跑飛或死機時，CPU不能在1.6s內(nèi)給出“喂狗”信號，立即跳變?yōu)榈碗娖剑?IMG src="http://files.chinaaet.com/old/uploadfiles/jishu/jslw/20081023022941546.gif" border=0>端連接到MR端，對DSP進行復(fù)位。?
??? (3)手工復(fù)位。如果需要對系統(tǒng)進行手工復(fù)位，只要按下圖4中的復(fù)位按鈕就能對系統(tǒng)進行有效復(fù)位。?
3.3 硬件設(shè)計中應(yīng)注意的問題?
??? (1)確保Vcc=0V時信號電平仍有效?
??? 通常情況下，當Vcc降至1V以下，MAX706AT的端不再吸入電流而呈現(xiàn)開路，故輸出電平不確定。如果在該腳接一只下拉電阻到地(如圖4所示的R5)，負責(zé)泄放雜散電荷，這樣即使Vcc降至1V以下，也能保障電平有效。對該阻值的要求并不嚴格，一只100kΩ的電阻即可滿足需要。?
??? (2)與具有雙向復(fù)位引腳的DSP接口?
??? 由于2407A的
具備雙向復(fù)位引腳，不僅可以接收外部電路提供的復(fù)位信號，還能向外部電路輸出復(fù)位信號。當與MAX706AT的端連接時，可能會產(chǎn)生競爭。例如，如果在MAX706AT的端輸出低電平的同時，2407A內(nèi)部欲將復(fù)位端拉高，結(jié)果就會出現(xiàn)不確定的邏輯電平。為了避免此類情況發(fā)生，在MAX706AT的端與2407A的復(fù)位引腳之間連接一只4.7kΩ的電阻(如圖4所示的R4)。?
??? (3)電壓比較器?
??? 圖4中的電阻R3用于對電壓比較器增加滯后作用，R3的阻值應(yīng)該大于R1和R2的總和。R3的阻值應(yīng)該大于10kΩ，以防止它使引腳負載過重。同時流過R1和R2的電流應(yīng)該大于1μA，以保證PFI端的輸入電流不會超出它限定的最大值(250nA)。R1和R2的電阻值需要根據(jù)被監(jiān)控電源的正常波動范圍來確定，按下列公式計算阻值：?
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??? 圖4中的電容C1、C2主要用于濾波。?
??? (4)為完成
輸人端的邏輯線或操作，要在的輸出端和之間串聯(lián)一個穩(wěn)壓二極管。此時變?yōu)榈碗娖剑?jīng)過二極管給，相當于產(chǎn)生手動復(fù)位信號，使系統(tǒng)復(fù)位后重新進入正常運行狀態(tài)，同時又使變?yōu)楦唠娖健?
??? (5)微處理器軟件設(shè)計時，應(yīng)在系統(tǒng)工作程序之前，即微處理器復(fù)位后，先向MAX706AT發(fā)出觸發(fā)脈沖，以最快速度向監(jiān)控電路表明微處理器已進人正常的工作狀態(tài)，以提高復(fù)位電路的速度。?
??? 本文主要介紹了MAX706AT 在DSP控制器的硬件看門狗與電源監(jiān)控電路設(shè)計中的應(yīng)用，詳細介紹系統(tǒng)硬件設(shè)計中的問題。使用MAX706AT后，系統(tǒng)擁有硬件定時復(fù)位功能，相對于軟件定時復(fù)位抗干擾能力更強；可以不需任何外圍器件自動進行可靠的上電復(fù)位，并且對軟件運行狀況和外界電源狀況進行監(jiān)視；實現(xiàn)程序失控后按自己設(shè)想的程序恢復(fù)執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)可靠性。MAX706AT的功能強大，外圍電路簡單，使用方便可靠，能滿足一般測控系統(tǒng)的需要，合理采用一些軟、硬件措施，充分發(fā)揮其作用，能有效提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。?
參考文獻?
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