??? 摘? 要： 微處理器監(jiān)控芯片MAX706AT的特點(diǎn)、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(jì)，并指出在實(shí)際電路設(shè)計(jì)和調(diào)試中應(yīng)注意的問(wèn)題。著重論述了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。與一般的單片機(jī)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(mén)狗?

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??? 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)一般都需要有自恢復(fù)功能，當(dāng)DSP系統(tǒng)受到電磁干擾失控后，系統(tǒng)應(yīng)能立即從斷點(diǎn)恢復(fù)運(yùn)行，繼續(xù)測(cè)控過(guò)程。提高計(jì)算機(jī)測(cè)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(mén)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(mén)狗功能外，還具有上電自動(dòng)復(fù)位功能、人工復(fù)位功能及低電壓報(bào)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(diǎn)、結(jié)構(gòu)和工作方式?

1.1 MAX706AT的特點(diǎn)?

??? MAX706AT是Maxim公司推出的內(nèi)有看門(mén)狗(Watchdog)定時(shí)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(gè)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(dú)立的“看門(mén)狗”電路。“看門(mén)狗”定時(shí)時(shí)間為1.6s。(3)1.25V門(mén)限檢測(cè)器，可用于低壓報(bào)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(dòng)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(xiàng)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(mén)狗定時(shí)器、復(fù)位發(fā)生器、內(nèi)部時(shí)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(shuō)明如下：?

??? (1)手工復(fù)位輸入端，輸入低于0.6V時(shí)即產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。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(cè)輸入端?？蓪⑿枰獧z測(cè)的電源連接于此，不用時(shí)接地或接電源。?

??? (5)電源檢測(cè)輸出端。被檢測(cè)電源正常時(shí)，輸出高電平" title="高電平">高電平，否則輸出低電平。?

??? (6)WDI：“看門(mén)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(dāng)電源V_CC低于門(mén)限電壓或保持低電平時(shí)，保持低電平。?

??? (8)“看門(mén)狗”輸出端。當(dāng)“喂狗”信號(hào)在1.6s內(nèi)不能及時(shí)送入時(shí)，該腳即產(chǎn)生1個(gè)低電平信號(hào)。?

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(shí)序見(jiàn)圖2。MAX706AT在上電期間只要V_cc大于1.0V，就能保證輸出低電平。在V_cc上升期間維持低電平，直到電源電壓升至復(fù)位門(mén)限(3.08V)以上。在超過(guò)此門(mén)限后，內(nèi)部定時(shí)器大約再維持200ms后釋放，使其返回高電平。無(wú)論何時(shí)只要電源電壓降低到復(fù)位門(mén)限以下(即電源跌落），引腳就會(huì)變低。如果在已經(jīng)開(kāi)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V_cc降到復(fù)位門(mén)限以下，只要V_cc不低于1.0V，就能使維持低電平。?

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1.3.2 看門(mén)狗定時(shí)功能?

??? 圖3為MAX706AT“看門(mén)狗”定時(shí)器的時(shí)序。WDI為“看門(mén)狗”的輸入端，用來(lái)啟動(dòng)Watchdog使定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)有效或WDI輸入為高阻態(tài)時(shí)，Watchdog定時(shí)器被清零且不計(jì)數(shù)。當(dāng)復(fù)位信號(hào)被釋放(變?yōu)楦唠娖?，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。WDI能夠在供電電壓為2.7V時(shí)探測(cè)100ns的脈沖，在供電電壓為4.5V時(shí)探測(cè)50ns的脈沖。Watchdog一旦被驅(qū)動(dòng)，若在1.6s內(nèi)不再重新觸發(fā)WDI或WDI不是高阻態(tài)也無(wú)復(fù)位信號(hào)，則定時(shí)器將發(fā)生計(jì)數(shù)溢出，使變?yōu)榈碗娖?。一旦電源電壓V_cc降至復(fù)位門(mén)限以下，端也將變低并保持低電平。只要V_CC升至門(mén)限以上，就會(huì)立刻變高，不存在延時(shí)。簡(jiǎn)單地將端連接到端，就可以使看門(mén)狗定時(shí)器超時(shí)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(gè)輔助比較器，它具有獨(dú)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(gè)1.25V的參考電壓源?？梢栽赑FI腳上連接一個(gè)電阻分壓支路，該支路連接的監(jiān)視點(diǎn)通常在穩(wěn)壓電源集成電路之前。通過(guò)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(dòng)復(fù)位功能?

??? 低電平有效的手動(dòng)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(kāi)關(guān)拉成低電平。不需要采用外部去抖動(dòng)電路，因?yàn)樽钚?40ms的復(fù)位時(shí)間足以消除機(jī)械開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。最小的輸入脈沖在供電電壓為+3V時(shí)為500ns，+5V時(shí)為150ns。?

2 TMS320LF2407A概述?

??? TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定點(diǎn)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(shí)時(shí)控制能力；集成了32KB的閃存、2.5KB的RAM、500ns轉(zhuǎn)換時(shí)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(jī)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(mén)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(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，還需要對(duì)TMS320LF2407A進(jìn)行必要的外圍擴(kuò)展，譬如程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的擴(kuò)展、CAN的驅(qū)動(dòng)等，以滿足整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際需要。?

3 硬件設(shè)計(jì)?

3.1 電源設(shè)計(jì)?

??? 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(gè)混合電壓系統(tǒng)。對(duì)于TMS320LF2407A應(yīng)用系統(tǒng)而言，首先要解決TMS320LF2407A的電源問(wèn)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(mén)為3.3V低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)。此外其輸出電流可達(dá)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(jì)?

??? 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(mén)狗定時(shí)器、自動(dòng)復(fù)位功能以及電壓門(mén)限監(jiān)測(cè)功能。?

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??? 電路的主要功能如下：(1)對(duì)+5V、+3.3V同時(shí)進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)+3.3V電源正常時(shí)，為高電平，DSP正常運(yùn)行；當(dāng)+3.3V電源電壓降至+3.08V以下時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖?，?duì)DSP進(jìn)行復(fù)位。圖4中M點(diǎn)的電壓經(jīng)R1和R2對(duì)+5V分壓所得，R1和R2可根據(jù)實(shí)際需要和被檢測(cè)的電壓值選定。因?yàn)镻FI的門(mén)限電壓為1.25V，所以只要保證在+5V正常時(shí)，M點(diǎn)的電壓在+1.25V或者稍高一點(diǎn)即可。一旦+5V電壓降低，M點(diǎn)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(guò)反相放大器連接到2407A的外部引腳中斷1(XINT1)，同時(shí)在DSP的設(shè)置中把XINT1設(shè)為高優(yōu)先級(jí)模式下的外部引腳中斷，則當(dāng)電壓降低時(shí)就能使DSP及時(shí)響應(yīng)中斷，進(jìn)行必要的操作達(dá)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(gè)I/O口，DSP只需要在1.6s內(nèi)給IOP口一個(gè)正脈沖，脈沖的寬度要≥50ns才能被探測(cè)到。查2407A和MAX706AT的使用手冊(cè)可知， 2407A的I/O口輸出的電壓可以驅(qū)動(dòng)MAX706AT，不需要外加驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)2407A的I/O口輸出“1”時(shí)，MAX706AT的WDI輸入高電平；當(dāng)2407A的I/O口輸出“0”時(shí)，MAX706AT的WDI輸入低電平?？撮T(mén)狗定時(shí)器被清零時(shí)，維持高電平；當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，CPU不能在1.6s內(nèi)給出“喂狗”信號(hào)，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(duì)DSP進(jìn)行復(fù)位。?

??? (3)手工復(fù)位。如果需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手工復(fù)位，只要按下圖4中的復(fù)位按鈕就能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效復(fù)位。?

3.3 硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題?

??? (1)確保Vcc=0V時(shí)信號(hào)電平仍有效?

??? 通常情況下，當(dāng)Vcc降至1V以下，MAX706AT的端不再吸入電流而呈現(xiàn)開(kāi)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(fù)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(duì)該阻值的要求并不嚴(yán)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(hào)，還能向外部電路輸出復(fù)位信號(hào)。當(dāng)與MAX706AT的端連接時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。例如，如果在MAX706AT的端輸出低電平的同時(shí)，2407A內(nèi)部欲將復(fù)位端拉高，結(jié)果就會(huì)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(duì)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(fù)載過(guò)重。同時(shí)流過(guò)R1和R2的電流應(yīng)該大于1μA，以保證PFI端的輸入電流不會(huì)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(dòng)范圍來(lái)確定，按下列公式計(jì)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(gè)穩(wěn)壓二極管。此時(shí)變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過(guò)二極管給，相當(dāng)于產(chǎn)生手動(dòng)復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)復(fù)位后重新進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)又使變?yōu)楦唠娖健?

??? (5)微處理器軟件設(shè)計(jì)時(shí)，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(jìn)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(mén)狗與電源監(jiān)控電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。使用MAX706AT后，系統(tǒng)擁有硬件定時(shí)復(fù)位功能，相對(duì)于軟件定時(shí)復(fù)位抗干擾能力更強(qiáng)；可以不需任何外圍器件自動(dòng)進(jìn)行可靠的上電復(fù)位，并且對(duì)軟件運(yùn)行狀況和外界電源狀況進(jìn)行監(jiān)視；實(shí)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(qiáng)大，外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便可靠，能滿足一般測(cè)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(xiàn)?

[1] 徐科軍，張興，肖本賢，等.TMS320LF/LC24系列DSP的CPU與外設(shè)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.?

[2] Maxim Integrated Products.+3V Voltage Monitoring，LowCost μP Supervisory Circuits.Rev 5，2006.?

[3] Maxim Integrated Products.MAX705—MAX708MAX813L.Rev 5，1995.?

[4] Texas Instruments Incorporated.TMS320LF2407A，TMS320LF2406A，TMS320LF2403A，TMS320LF2402A，TMS320LC2406A，TMS320LC2404A，TMS320LC2403A，TMS320LC2402A? DSP? CONTROLLERS：SPRS145J，2004.?

[5] TMS320LF/LC240xA DSP Controllers Reference Guide：System and Peripherals.Texas Instruments，2001.