看门狗电路和智能观测站的制作方法

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种看门狗电路和智能观测站。

背景技术：

随着电子电路技术的发展，出现了看门狗电路。soc(systemonchip，片上系统)在受到干扰或者处于极端环境下，可能会出现异常工作或停止工作的情况，需要对soc进行重启来解决。当设备不能通过人工进行重启时，就需要看门狗电路重启系统。设置看门狗电路时，一般是在应用程序中打开看门狗电路，并初始化一个时间，应用程序开启一个喂狗线程，根据初始化的时间定时喂狗。当soc或应用程序发生异常时，喂狗线程停止，看门狗定时器复位。

看门狗电路可以采用soc自带的看门狗进行实现，在实际应用中，为提高系统的可靠性，也可通过专门的看门狗芯片来实现。

然而，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：当应用环境电路复杂、电磁环境恶劣时，通过soc的看门狗实现，仍旧会出现系统死机、不能复位的现象。若通过外置看门狗芯片的方式，则难以实现一定的外围电路控制，例如soc核电源断电，然后上电启动。也即，传统的看门狗电路存在可靠性差的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术中存在的可靠性差的问题，提供一种能够提高系统可靠性的看门狗电路和智能观测站。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种看门狗电路，包括：

开关电路，用于连接在soc系统和电源设备之间；

系统监测电路，包括微控制器；微控制器连接开关电路，且用于连接soc系统；

微控制器监测电路，连接微控制器。

在其中一个实施例中，还包括用于连接电源设备的电压转换电路；

电压转换电路分别连接开关电路、微控制器和微控制器监测电路。

在其中一个实施例中，电压转换电路包括电压转换芯片和第一电阻；

电压转换芯片的电压输入端用于连接电源设备，电压转换芯片的电压输出端分别连接开关电路、微控制器和微控制器监测电路，电压转换芯片的使能端连接第一电阻的一端；

第一电阻的另一端用于连接电源设备。

在其中一个实施例中，开关电路包括第一开关器件、第二开关器件、第二电阻和第三电阻；

第一开关器件的第一端连接第二电阻的一端，且用于连接电源设备，第一开关器件的第二端用于连接soc系统，第一开关器件的第三端分别连接第二电阻的另一端和第二开关器件的第一端；

第二开关器件的第二端接地，第二开关器件的第三端分别连接微控制器的系统复位端和第三电阻的一端；第三电阻的另一端连接电压转换电路。

在其中一个实施例中，第一开关器件为p沟道mos管；第二开关器件为npn三极管。

在其中一个实施例中，微控制器监测电路包括看门狗芯片和第四电阻；

看门狗芯片的喂狗信号输入端连接微控制器，看门狗芯片的微控制器复位端分别连接微控制器和第四电阻的一端；

第四电阻的另一端连接电压转换电路。

在其中一个实施例中，系统监测电路还包括振荡电路；

振荡电路连接微控制器。

在其中一个实施例中，振荡电路包括连接微控制器的晶振芯片。

在其中一个实施例中，微控制器为stm32f070f6微控制器。

另一方面，本申请实施例还提供了一种智能观测站，包括soc系统，以及如上述任一实施例的看门狗电路；

soc系统连接看门狗电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例的看门狗电路，包括：开关电路，用于连接在soc系统和电源设备之间；系统监测电路，包括微控制器；微控制器连接开关电路，且用于连接soc系统；微控制器监测电路，连接微控制器，从而可通过系统监测电路实现soc系统实现soc系统的监测和复位，并通过微控制器监测电路实现系统监测电路的监测和复位，进而可通过两级看门狗策略，保证soc系统最大程度可靠，提高看门狗电路的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一个实施例中看门狗电路的第一示意性结构框图；

图2为一个实施例中看门狗电路的第二示意性结构框图；

图3为一个实施例中电压转换电路的电路图；

图4为一个实施例中开关电路的电路图；

图5为一个实施例中微控制器监测电路的电路图；

图6为一个实施例中振荡电路的电路图；

图7为一个实施例中系统监测电路的电路图；

图8为一个实施例中各测试点的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“输入端”、“复位端”、“输出端”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本申请中“第一端”、“第二端”和“第三端”仅为了区别开关器件中不同类型的三种端子，并不对开关器件的类型或型号做出限定，也不对各类型端子的数量做出限定，同一开关器件中，各类型端子的数量可以为一个或者多个。本申请各附图中，标号相同的管脚可以相互连接。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种看门狗电路，包括：

开关电路，用于连接在soc系统和电源设备之间；

系统监测电路，包括微控制器u4；微控制器u4连接开关电路，且用于连接soc系统；

微控制器监测电路，连接微控制器u4。

其中，开关电路可以为控制电源设备与soc系统通断的电路；系统监测电路可以为对soc系统进行监测和复位的电路；微控制器监测电路可以为对微控制器u4进行监测和复位的电路。

具体地，开关电路用于分别连接soc系统和电源设备，电源设备经过开关电路连接soc系统。可选地，开关电路可包括电能转换电路，以对电能设备提供的电能进行转换，从而能够为soc系统提供适配的工作电压，提高soc系统的可靠性和稳定性。其中，电能转换电路包括但不局限于整流电路、电压转换电路和滤波电路等。

需要说明的是，本申请中，soc系统为看门狗电路监测对象的一个示例，本申请的看门狗电路还可以对soc系统以外的系统、模块、单元、电路、设备和器件等进行监测。

系统监测电路包括微控制器u4，微控制器u4分别连接开关电路和soc系统，soc系统中的soc通过进程向微控制器u4发送一定频率的高低电平脉冲信号，也即喂狗信号。当soc系统无法在预设时间周期内向微控制器u4传输喂狗信号时，微控制器u4控制soc系统进行复位。具体而言，微控制器u4连接开关电路，当需要复位soc系统时，微控制器u4可通过开关电路，切断电源设备与soc系统的连接，soc系统断电并关闭。soc系统断电后，微控制器u4可通过开关电路，恢复电源设备与soc系统的连接，使得电源设备能够为soc系统进行供电。soc系统上电重新启动，并完成复位。

进一步地，当电源设备直接连接soc时，通过开关电路控制电源设备与soc之间的连接，从而可实现soc核电源断电和上电重新启动，进而可实现一定的外围电路控制。

微控制器监测电路连接微控制器u4，微控制器u4可通过进程向微控制器监测电路传输喂狗信号。当微控制器u4发生异常，如微控制器u4出现死机或进程挂死等情况时，微控制器u4无法向微控制器监测电路传输对应的喂狗信号。微控制器监测电路控制微控制器u4进行复位。具体而言，微控制器监测电路可向微控制器u4的mcu复位端传输复位使能信号，以使微控制器u4完成复位。

本申请中，系统监测电路中的微控制器u4接收soc的喂狗信号，从而可对soc进行监测并控制soc进行复位；微控制器监测电路可接收微控制器u4的喂狗信号，从而可对微控制器u4进行监测并控制微控制器u4进行复位，实现两级看门狗策略。

上述看门狗监测电路中，包括：开关电路，用于连接soc系统和电源设备；系统监测电路，包括微控制器u4；微控制器u4连接开关电路，且用于连接soc系统；微控制器监测电路，连接微控制器u4，从而可通过系统监测电路实现soc系统实现soc系统的监测和复位，并通过微控制器监测电路实现系统监测电路的监测和复位，进而可通过两级看门狗策略，保证soc系统最大程度可靠，提高看门狗电路的可靠性。

在一个实施例中，如图2所示，还包括用于连接电源设备的电压转换电路；

电压转换电路分别连接开关电路、微控制器u4和微控制器监测电路。

具体地，电压转换电路可以是对电能设备提供的电能进行电压转换的电路，电压转换电路的输出电压可作为系统监测电路和微控制器监测电路的工作电压。进一步地，电压转换电路可以为微控制器u4提供工作电压。在一个示例中，电压转换电路可将电源设备的5v(伏特)直流电压转换为3.3v直流电压，并分别向开关电路、微控制器监测电路和微控制器u4提供3.3v电压。

同时，电压转换电路还连接开关电路，从而可为开关电路提供偏置电压，以使电源设备连接soc系统。当需要断开电源设备与soc系统的连接时，微控制器u4可向开关器件输出对应的电压信号，从而可改变开关电路的开关状态，并断开电源设备与soc系统的连接。

上述看门狗电路中，还包括用于连接电源设备的电压转换电路；电压转换电路分别连接开关电路、微控制器u4和微控制器监测电路，从而可通过电压转换电路为soc系统和微控制器u4提供适配的工作电压，并为开关电路提供偏置电压，从而可提高看门狗电路的适用性和可靠性。

在一个实施例中，电压转换电路包括电压转换芯片u1和第一电阻r1；

电压转换芯片u1的电压输入端用于连接电源设备，电压转换芯片u1的电压输出端分别连接开关电路、微控制器u4和微控制器监测电路，电压转换芯片u1的使能端连接第一电阻r1的一端；

第一电阻r1的另一端用于连接电源设备。

具体地，电压转换电路包括电压转换芯片u1和第一电阻r1，电压转换芯片u1的使能端连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端用于连接电源设备，从而可通过电源设备使能电压转换芯片u1，电压转换芯片u1可接收从电压输入端输入的电能，并将其转换至对应的电压，通过电压输出端进行输出。

电压转换芯片u1的电压输入端用于连接电源设备，电压输出端分别连接开关电路、微控制器u4和微控制器监测电路，从而可为开关电路提供偏置电压，并为微控制器u4和微控制器监测电路提供工作电压。

在一个示例中，电压转换芯片u1可以为et53333芯片。

进一步地，如图3所示，电压转换电路还可包括第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3，其中，第一电阻r1可以为10千欧的电阻，第一电容c1可以为1微法的电容，第二电容c2可以为10微法的电容，第三电容c3可以为1微法的电容。

第一电容c1的一端连接电压输出端，另一端接地；第二电容c2的一端连接电压输出端，另一端接地；第三电容c3的一端连接电压输入端，另一端接地。电压转换芯片u1的接地端接地。本申请通过在电压转换芯片u1的电压输出端并联第一电容c1和第二电容c2，从而可使得电压转换芯片u1输出的电压保持平稳，避免电压波动的影响，从而可提高电路的可靠性。同时，通过在电压转换芯片u1的电压输入端并联第三电容c3，从而可滤除干扰信号，提高电路可靠性。

上述看门狗电路中，电压转换电路包括电压转换芯片u1和第一电阻r1，电压转换芯片u1的电压输入端用于连接电源设备，电压输出端分别连接开关电路、微控制器u4和微控制器监测电路，使能端连接第一电阻r1的一端；第一电阻r1的另一端用于连接电源设备，从而可提高电路集成度，便于工程实现。

在一个实施例中，开关电路包括第一开关器件、第二开关器件、第二电阻r2和第三电阻r3；

第一开关器件的第一端连接第二电阻r2的一端，且用于连接电源设备，第一开关器件的第二端用于连接soc系统，第一开关器件的第三端分别连接第二电阻r2的另一端和第二开关器件的第一端；

第二开关器件的第二端接地，第二开关器件的第三端分别连接微控制器u4的系统复位端和第三电阻r3的一端；第三电阻r3的另一端连接电压转换电路。

具体地，第一开关器件可以为任意类型或任意型号的mos管、三极管、可控开关或开关芯片，第二芯片可以为任意类型或任意型号的mos管、三极管、可控开关或开关芯片。

第一开关器件的第一端用于连接电源设备，第二端用于连接soc系统，第三端连接第二开关器件的第一端，且第一开关器件的第一端通过第二电阻r2连接第三端。第二开关器件的第二端接地，第三端连接微控制器u4的系统复位端且通过第三电阻r3连接电压转换电路的电压输出端。

当第二开关器件处于导通状态时，第一开关器件的第三端接地，第一开关器件处于导通状态，电源设备为soc系统供电。当第二开关器件处于断开状态时，第一开关的第三端通过上拉电阻(即第二电阻r2)连接电源设备，此时第一开关的第一端和第一开关的第三端之间的电压差小于第一开关的导通电压，第一开关处于断开状态，电源设备与soc系统处于断路状态。

当微控制器u4需要复位soc系统时，微控制器u4可通过系统复位端向第二开关器件的第三端传输复位信号，第二开关器件处于断开状态，使得第一开关器件处于断开器件并切断电源设备与soc系统之间的连接。

在一个实施例中，第一开关器件可以为p沟道mos管；第二开关器件可以为npn三极管。

具体地，第一开关器件的第一端可以为源极，第一开关器件的第二端可以为漏极，第一开关器件的第三端可以为栅极；第二开关器件的第一端可以为集电极，第二开关器件的第二端可以为发射极，第二开关器件的第三端可以为基极。

在一个示例中，如图4所示，开关电路还可包括第五电阻r5、第四电容c4和第五电容c5。第一开关器件可以为ao4407a芯片，第二开关器件可以为pmbt2222a芯片。

第一开关器件的源极分别连接电源设备、第二电阻r2的一端、第四电容c4的一端和第五电容c5的一端，第一开关器件的栅极分别连接第二电阻r2的另一端和第二开关器件的集电极，第一开关器件的漏极用于连接soc系统。第二开关器件的发射极接地，第二开关器件的基极分别连接第三电阻r3的一端和第五电阻r5的一端，第三电阻r3的另一端连接电压转换电路的电压输出端，第五电阻r5的另一端连接微控制器u4的系统复位端。第四电容c4的另一端接地，第五电容c5的另一端接地。

第四电容c4可以为100纳法的电容，第五电容c5可以为10微法的电容，第二电阻r2可以为100千欧电阻，第三电阻r3可以为4.7千欧电阻。

上述看门狗电路中，开关电路包括第一开关器件、第二开关器件、第二电阻r2和第三电阻r3，第一开关器件分别连接第二电阻r2、soc系统、电源设备和第二开关器件，第二开关器件分别连接微控制器u4、第三电阻r3和电压转换电路，从而可通过两级开关器件控制电源设备与soc系统的通断，提高电路的可靠性。

在一个实施例中，微控制器监测电路包括看门狗芯片u2和第四电阻r4；

看门狗芯片u2的喂狗信号输入端连接微控制器u4，看门狗芯片u2的微控制器u4复位端分别连接微控制器u4和第四电阻r4的一端；

第四电阻r3的另一端连接电压转换电路。

具体地，看门狗芯片u2可以包括喂狗信号输入端(wdi端)、微控制器u4复位端(reset端)、电源端(vcc端)和接地端(gnd端)，看门狗芯片u2的喂狗信号输入端可以连接微控制器u4的喂狗输出端，看门狗芯片u2的微控制器u4复位端可以分别连接微控制器u4的mcu复位端和第四电阻r4的一端，看门狗芯片u2的接地端接地，看门狗芯片u2的电源端和第四电阻r4的另一端均连接电压转换电路的电压输出端。

看门狗芯片u2通过喂狗信号输入端接收微控制器u4传输的喂狗信号，当微控制器u4发生异常时，看门狗芯片u2通过微控制器u4复位端传输使能信号至微控制器u4的mcu复位端，以使微控制器u4复位。

在一个示例中，如图5所示，微控制器监测电路还可以包括第六电阻r6、第六电容c6和第七电容c7，看门狗芯片u2还包括mr端、pfi端、pfo端和wdo端。看门狗芯片u2的wdo端连接mr端，reset端分别连接微控制器u4的mcu复位端、第四电阻r4的一端和第六电容c6的一端，wdi端连接mcu的喂狗信号输出端，pfi端连接第六电阻r6的一端，vcc端分别连接电压转换电路的电压输出端和第七电容c7的一端。第四电阻r4的另一端和第六电容c6的另一端均连接电压转换电路的电压输出端。看门狗芯片u2的gnd端、第六电阻r6的另一端和第七电容c7的另一端接地。

其中，第四电阻r4可以为100千欧的电阻，第六电阻r6可以为4.7千欧电阻，第六电容c6可以为1纳法电容，第七电容c7可以为100纳法电容。

上述看门狗电路中，微控制器监测电路包括看门狗芯片u2和第四电阻r4；看门狗芯片u2的喂狗信号输入端连接微控制器u4，看门狗芯片u2的微控制器u4复位端分别连接微控制器u4和第四电阻r4的一端；第三电阻r3的另一端连接电压转换电路，从而可通过看门狗芯片u2对微控制器u4进行监测和复位，便于工程设计和实现。

在一个实施例中，系统监测电路还包括振荡电路；

振荡电路连接微控制器u4。

具体地，振荡电路为产生振荡信号的电路，振荡电路可输出正弦波、矩形波、三角波等的振荡信号，且振荡信号的频率、幅度和占空比可以调整。振荡电路可以采用现有的各种方式实现，例如可以通过lc振荡电路或晶振等进行实现。振荡电路连接微控制器u4，从而可为微控制器u4提供振荡信号。

在一个实施例中，振荡电路包括连接微控制器u4的晶振芯片u3。

具体地，振荡电路可如图6所示，包括晶振芯片u3、第七电阻r7、第八电容c8和第九电容c9。晶振芯片u3的第一端分别连接第八电容c8的一端和第七电阻r7的一端，第八电容c8的另一端接地，第七电阻r7的额另一端可连接微控制器u4的stm32xi端。晶振芯片u3的第三端分别连接第九电容c9的一端和微控制器u4的stm32xo端，第九电容c9的另一端分别连接晶振芯片u3的第二端和接地。晶振芯片u3的第四端接地。

进一步地，晶振芯片u3可以为24m/q24fa20h00153芯片；第七电阻r7可以为75欧电阻，第八电容c8可以为18皮法电容，第九电容c9可以为18皮法电容。

在一个实施例中，微控制器u4为stm32f070f6微控制器u4。

在一个示例中，如图7所示，系统监测电路还可包括第八电阻r8、第九电阻r9、第十电容c10和第十一电容c11。微控制器u4的boot0端分别连接第八电阻r8的一端和第九电阻r9的一端，第八电阻r8的另一端接地，第九电阻r9的另一端连接电压转换电路的电压输出端。微控制器u4的vdda端分别连接电压转换电路的电压输出端和第十电容c10的一端，第十电容c10的另一端接地。微控制器u4的vdd端分别连接电压转换电路的电压输出端和第十一电容c11的一端，第十一电容c11的另一端分别连接微控制器u4的vss端和地。参见图8，系统监测电路还可包括第一测试点tp1、第二测试点tp2、第三测试点tp3和第四测试点tp4。

在一个实施例中，提供了一种智能观测站，包括soc系统，以及上述任一实施例的看门狗电路；

soc系统连接看门狗电路。

具体地，智能观测站可用于接收卫星信号，并可根据卫星信号得到位置信息。soc系统可用于运行操作系统，且操作系统之上运行复杂程序，易会出现系统死机或者进程挂死的现象。同时，智能观测站中电路复杂，电磁环境恶劣，电磁干扰强，空间狭小集成度高，在高电磁干扰的环境下，由于电磁干扰，也会出现系统死机现象。

本申请中，soc系统中soc的io(input/output，输入输出)管脚可与微控制器相连，从而通过看门狗电路对soc系统进行监测和复位，实现两级看门狗策略，提高智能监测系统的可靠性。

在一个实施例中，智能观测站还可包括电源设备，电源设备通过看门狗电路连接soc系统。

具体地，电源设备可以是为看门狗电路和soc系统提供电能的设备，可以为内部电源或外部电源，例如可以与看门狗电路集成在同一电路板或不同电路板中，或者与看门狗电路设置在同一模块中或分别设置在不同模块。

进一步地，电源设备可以是直流电源或交流电源，开关电路中可以包括电能转换电路，如整流电路和电压转换电路等，以对电源设备输入的电能进行转换，使得开关电路输出的电压能够适配于soc系统，并为soc系统提供正常工作电压，保证soc系统工作的可靠性和稳定性。在一个示例中，电源设备为直流电源。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。