樊長虹 管文輝 宋瑞

【摘要】TMS320F2812 DSP的外部復位電路和軟件喂狗存在易被忽略問題。本文針對一種常見復位電路所存在的不足，采用高阻態(tài)器件改進了設計，提高了不同復位源之間接口兼容性;針對常用的周期中斷函數(shù)中喂狗方法可能存在的中斷阻塞，從而導致無必要復位的問題，提出多個周期中斷相互監(jiān)控解決方法。

【關鍵詞】TMS320F2812;復位可靠性;軟件監(jiān)控

1.前言

TMS320F2812是TI公司推出的一款高性能定點DSP芯片，已經(jīng)廣泛用于運動控制應用。我們部分項目中采用過該芯片，應用中發(fā)現(xiàn)該芯片看門狗復位監(jiān)控常見兩類問題：1）用戶外圍復位電路與該芯片接口兼容性較差，當芯片內(nèi)部看門狗溢出時復位輸出有可能不能使芯片正確復位;2）事件管理器時鐘周期中斷中喂狗清零時，時鐘周期中斷標識偶爾會清除失敗，使得中斷阻塞，無法有效喂狗導致看門狗溢出復位。

2.外圍復位電路設計

2.1 電路接口兼容問題

多數(shù)TMS320F2812板卡都模仿了TI公司所提供的公板設計，其外圍復位電路的典型設計如圖1所示。

圖1 常用復位電路

設計時首先需要考慮上電復位和手動復位，圖1中電路可實現(xiàn)這兩點要求：當板卡上電時，電源芯片復位信號TPS767D318 會產(chǎn)生輸出200ms的持續(xù)低電平，拉低以確保DSP正確復位;當手動按下復位鍵SB1時，在74LS08的輸出腳產(chǎn)生低電平以復位DSP。

TMS320F2812數(shù)據(jù)手冊表明，當看門狗溢出時，DSP內(nèi)部的上應產(chǎn)生512個ClkIn周期的低電平，以拉低來產(chǎn)生DSP復位。當采用30MHz的外部時鐘芯片時，這段低電平時間約為17微秒，可以保證DSP可靠復位。

圖2 看門狗溢出復位波形圖

按圖1連接關系，當F2812內(nèi)部看門狗溢出復位時，測得管腳波形如圖2（a）所示，復位低電平被拉低到約1V;當斷開F2812的與外部復位電路連接時，使得F2812內(nèi)部看門狗溢出復位，在管腳輸出的波形為圖2（b）所示，復位低電平被拉低到約0V。TMS320F2812數(shù)據(jù)手冊表中建議復位信號低電平應低于0.8V。在實際應用中，我們按圖1設計的復位電路確實偶然出現(xiàn)程序跑飛，看門狗溢出，但板卡沒有被正確復位的現(xiàn)象。這表明圖1中外部復位電路與該DSP芯片的接口兼容性欠佳。

2.2 復位電路改進

為提高上電復位和手工復位與芯片內(nèi)部看門狗復位電平兼容性，應改進圖1中的外部電路設計。實際上，觀察圖1右半部分TMS320F2812芯片內(nèi)部看門狗對自身的復位控制，已經(jīng)提供了外部復位電路解決思路：將74LS08換為可置于高阻態(tài)的緩沖器（如74HC125），參考電路如圖3所示。

圖3中沒有上電復位和手工復位時，外部復位電路輸出是高阻態(tài)，不會對內(nèi)部看門狗復位帶來電平不兼容的影響。當TMS320F2812芯片內(nèi)看門狗溢出時，測量復位引腳波形如圖4所示。相比圖2（a），圖4中復位低電平波形有明顯改進，低電平接近0V。

圖3 改進復位電路

圖4 改進復位電路復位波形

3.中斷中喂狗清零改進

3.1 周期中斷阻塞問題

通常在F2812事件管理器的定時器周期中斷中進行喂狗操作。但某項目應用中發(fā)現(xiàn)事件管理器周期中斷產(chǎn)生速度較快時，在周期中斷處理函數(shù)中偶然無法正確清除該中斷自身的標識位。測試中無論是將程序加載在片內(nèi)RAM中仿真或燒寫的片內(nèi)Flash中運行都出現(xiàn)過該類問題，即使連續(xù)多次對中斷標識位進行寫操作也無法保證清除成功。我們認為這是芯片內(nèi)部設計缺陷所引起。

如果周期中斷標識位無法被正確清除，該中斷處理函數(shù)將被阻塞，無法再進行喂狗操作，從而導致看門狗溢出。此時如果看門狗也由于外部電路設計原因?qū)е聼o法正確復位，系統(tǒng)可能局部或全部癱瘓。既然已經(jīng)明確了中斷標識清除失敗問題，就不應該通過看門狗來復位系統(tǒng)。因此較好的解決方法是監(jiān)控到該中斷標識是否被正確清除，采取補救措施。

3.2 多周期中斷互監(jiān)控

定時器周期中斷阻塞時，即使在該中斷處理函數(shù)中重復多次寫中斷標識位，也無法確保有效清除。但當發(fā)生周期中斷阻塞時，通過一定間隔時間的1～2次寫操作變可清除該周期中斷標識，因此考慮采取監(jiān)控措施來解決該問題。

同時使用事件管理器A中的Timer1周期中斷和Timer2周期中斷，長時間運行中多次出現(xiàn)中斷標識位無法正確清除現(xiàn)象，但沒有出現(xiàn)過兩個中斷同時阻塞現(xiàn)象。將Timer1和Timer2互相監(jiān)控，在兩者周期中斷函數(shù)中分別監(jiān)視對方的中斷標識位，以判斷對方是否發(fā)生了中斷阻塞;如果發(fā)現(xiàn)對方未能清除，則主動幫助對方清除中斷標識位。

采用了監(jiān)控措施后，長期拷機試驗中未再發(fā)生過時鐘周期中斷長期阻塞現(xiàn)象，有效提高了系統(tǒng)的可靠性。為進一步提高中斷標識清除的可靠性，可以在啟用事件管理器B的Timer3和Timer4，從而多者之間有效監(jiān)督。

4.結(jié)論

作為一款高性能定點DSP芯片，TMS320F2812具有非常強的應用優(yōu)越性，但應用中存在外部復位電路接口兼容性欠佳，內(nèi)部周期中斷不能正常喂狗等問題。本文采用高阻緩沖代替原有設計，提高了上電復位、手動復位和內(nèi)部看門狗復位三者接口兼容性;又針對事件管理器中斷標識偶爾無法有效清除的問題，提出了采用多個時鐘周期中斷相互監(jiān)控方法，有效提高了喂狗成功的可靠性，減少不必要的復位。通過軟硬件改進設計，顯著提高了系統(tǒng)的復位可靠性。

參考文獻

[1]TMS320F281x Data Sheet（Rev.F）.