摘  要： 微处理器监控芯片MAX706AT的特点、结构和工作方式，以及DSP控制器TMS320LF2407A的工作原理。介绍了MAX706AT与TMS320LF2407A之间的接口硬件电路设计，并指出在实际电路设计和调试中应注意的问题。着重论述了系统的硬件设计。与一般的单片机复位电路相比，它可以显著提高系统的稳定性和可靠性。 

    关键词： MAX706AT；TMS320LF2407A；DSP控制器；监控器；看门狗 

    计算机测控系统一般都需要有自恢复功能，当DSP系统受到电磁干扰失控后，系统应能立即从断点恢复运行，继续测控过程。提高计算机测控系统抗干扰能力的方法很多，其中，微处理器监控器（俗称看门狗）的作用非常显著。MAX706 系列监控器是MAXIM公司生产的具有代表性的多功能微处理器监控电路" title="监控电路">监控电路，除看门狗功能外，还具有上电自动复位功能、人工复位功能及低电压报警功能，使用方便可靠。下面介绍MAX706AT 的主要特性及DSP控制系统的应用。 

1 MAX706AT的特点、结构和工作方式 

1.1 MAX706AT的特点 

    MAX706AT是Maxim公司推出的内有看门狗(Watchdog)定时器的微处理器监控芯片，它是一组CMOS监控电路，能够监控电源电压" title="电源电压">电源电压、电池故障和微处理器(MPU或mP)或微控制器(MCU或mC)的工作状态。MAX706AT主要有以下几个功能：(1)上电、掉电以及供电电压" title="供电电压">供电电压不足情况下具有输出。(2)独立的“看门狗”电路。“看门狗”定时时间为1.6s。(3)1.25V门限检测器，可用于低压报警，还可用于电源故障或其他外部电源的监控。(4)具有手动复位输入端。 

1.2 内部结构和引脚配置 

    MAX706AT将常用的多项功能集成到一片8脚封装的小芯片内，与采用分立元件或单一功能芯片组合的电路相比，大大减小了系统电路的复杂性和元器件的数量，显著提高了系统可靠性和精确度。MAX706AT内部集成了看门狗定时器、复位发生器、内部时钟、检波器、1.25V和3.08V参考电压和电压比较器等。内部电路结构框图如图1所示。 

    MAX706AT有SO、PDIP和μMAX三种封装形式，其中的引脚说明如下： 

    (1)手工复位输入端，输入低于0.6V时即产生复位信号。可连接复位按钮。 

    (2)VCC：可接+3.15V～+5.5V的电源。 

    (3)GND：电源地。 

    (4)PFI：电源检测输入端。可将需要检测的电源连接于此，不用时接地或接电源。 

    (5)电源检测输出端。被检测电源正常时，输出高电平" title="高电平">高电平，否则输出低电平。 

    (6)WDI：“看门狗”输入端。 

    (7)：复位输出端。低电平有效，可输出200ms的正脉冲。当电源V_CC低于门限电压或保持低电平时，保持低电平。 

    (8)“看门狗”输出端。当“喂狗”信号在1.6s内不能及时送入时，该脚即产生1个低电平信号。 

1.3 MAX706AT的工作方式和原理 

1.3.1 复位功能 

    MAX706AT的复位时序见图2。MAX706AT在上电期间只要V_cc大于1.0V，就能保证输出低电平。在V_cc上升期间维持低电平，直到电源电压升至复位门限(3.08V)以上。在超过此门限后，内部定时器大约再维持200ms后释放，使其返回高电平。无论何时只要电源电压降低到复位门限以下(即电源跌落），引脚就会变低。如果在已经开始的复位脉冲期间出现电源跌落，复位脉冲至少再维持200ms。在掉电期间，一旦电源电压V_cc降到复位门限以下，只要V_cc不低于1.0V，就能使维持低电平。 

1.3.2 看门狗定时功能 

    图3为MAX706AT“看门狗”定时器的时序。WDI为“看门狗”的输入端，用来启动Watchdog使定时器开始计数。当有效或WDI输入为高阻态时，Watchdog定时器被清零且不计数。当复位信号被释放(变为高电平)，定时器开始计数。WDI能够在供电电压为2.7V时探测100ns的脉冲，在供电电压为4.5V时探测50ns的脉冲。Watchdog一旦被驱动，若在1.6s内不再重新触发WDI或WDI不是高阻态也无复位信号，则定时器将发生计数溢出，使变为低电平。一旦电源电压V_cc降至复位门限以下，端也将变低并保持低电平。只要V_CC升至门限以上，就会立刻变高，不存在延时。简单地将端连接到端，就可以使看门狗定时器超时产生复位脉冲。 

1.3.3 电源比较功能 

    MAX706AT片内带有一个辅助比较器，它具有独立的同相输入端(PFI)和输出端()，其反相输入端内部连接一个1.25V的参考电压源。可以在PFI脚上连接一个电阻分压支路，该支路连接的监视点通常在稳压电源集成电路之前。通过调节电阻值，合理地选择分压比，以便于使稳压器输出端电压下降之前，PFI端的电压刚好下降到低于1.25V，输出低电平。比较器有10mV的滞后作用，能够预防的重复触发。 

1.3.4 手动复位功能 

    低电平有效的手动复位输入端()可被片内70mA的上拉电流源拉到高电平，并可以被外接CMOS/TTL逻辑电路或一端接地的按钮开关拉成低电平。不需要采用外部去抖动电路，因为最小为140ms的复位时间足以消除机械开关的抖动。最小的输入脉冲在供电电压为+3V时为500ns，+5V时为150ns。 

2 TMS320LF2407A概述 

    TMS320LF2407A是TI公司推出的一款定点DSP控制器，它采用了高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗；40MIPS的执行速度使得指令周期缩短到25ns(40MHz)，从而提高了控制器的实时控制能力；集成了32KB的闪存、2.5KB的RAM、500ns转换时间的A/D转换器。片上事件管理器提供了可以满足各种电机的PWM接口和I/O" title="I/O">I/O功能，此外还提供了适用于工业控制领域的一些特殊功能，如看门狗电路、SPI、SCI和CAN控制器等，从而使它可广泛应用于工业控制领域。然而，在实际的应用系统中，还需要对TMS320LF2407A进行必要的外围扩展，譬如程序区和数据区的扩展、CAN的驱动等，以满足整个应用系统的实际需要。 

3 硬件设计 

3.1 电源设计 

    TMS320LF2407A的工作电压是3.3V，而目前许多常用外围器件的主要工作电源通常是5V，因此以TMS320LF2407A为核心所构成的应用系统必然是一个混合电压系统。对于TMS320LF2407A应用系统而言，首先要解决TMS320LF2407A的电源问题。系统中不仅要求有3.3V的电源，还要求有5V的电源。 

    DSP系统采用LDO芯片TPS7333。此芯片是TI公司专门为3.3V低压系统设计的，其为固定输出3.3V，且有上电产生DSP系统复位所需的信号。此外其输出电流可达几百毫安，输出功率完全能够满足系统所需。 

3.2 MAX706AT和TMS320LF2407A的硬件接口设计 

    本文采用监控器芯片MAX706AT构成DSP控制器的外部监控电路，电路外部接线如图4所示。该电路具有看门狗定时器、自动复位功能以及电压门限监测功能。 

    电路的主要功能如下：(1)对+5V、+3.3V同时进行监视。当+3.3V电源正常时，为高电平，DSP正常运行；当+3.3V电源电压降至+3.08V以下时，输出变为低电平，对DSP进行复位。图4中M点的电压经R1和R2对+5V分压所得，R1和R2可根据实际需要和被检测的电压值选定。因为PFI的门限电压为1.25V，所以只要保证在+5V正常时，M点的电压在+1.25V或者稍高一点即可。一旦+5V电压降低，M点的电压低于+1.25V，就从高电平跳变成低电平，将的输出端经过反相放大器连接到2407A的外部引脚中断1(XINT1)，同时在DSP的设置中把XINT1设为高优先级模式下的外部引脚中断，则当电压降低时就能使DSP及时响应中断，进行必要的操作达到数据保存，提高了系统的稳定性。 

    (2)WDI只占用2407A的一个I/O口，DSP只需要在1.6s内给IOP口一个正脉冲，脉冲的宽度要≥50ns才能被探测到。查2407A和MAX706AT的使用手册可知， 2407A的I/O口输出的电压可以驱动MAX706AT，不需要外加驱动电路。当2407A的I/O口输出“1”时，MAX706AT的WDI输入高电平；当2407A的I/O口输出“0”时，MAX706AT的WDI输入低电平。看门狗定时器被清零时，维持高电平；当程序跑飞或死机时，CPU不能在1.6s内给出“喂狗”信号，立即跳变为低电平，端连接到MR端，对DSP进行复位。 

    (3)手工复位。如果需要对系统进行手工复位，只要按下图4中的复位按钮就能对系统进行有效复位。 

3.3 硬件设计中应注意的问题 

    (1)确保Vcc=0V时信号电平仍有效 

    通常情况下，当Vcc降至1V以下，MAX706AT的端不再吸入电流而呈现开路，故输出电平不确定。如果在该脚接一只下拉电阻到地(如图4所示的R5)，负责泄放杂散电荷，这样即使Vcc降至1V以下，也能保障电平有效。对该阻值的要求并不严格，一只100kΩ的电阻即可满足需要。 

    (2)与具有双向复位引脚的DSP接口 

    由于2407A的具备双向复位引脚，不仅可以接收外部电路提供的复位信号，还能向外部电路输出复位信号。当与MAX706AT的端连接时，可能会产生竞争。例如，如果在MAX706AT的端输出低电平的同时，2407A内部欲将复位端拉高，结果就会出现不确定的逻辑电平。为了避免此类情况发生，在MAX706AT的端与2407A的复位引脚之间连接一只4.7kΩ的电阻(如图4所示的R4)。 

    (3)电压比较器 

    图4中的电阻R3用于对电压比较器增加滞后作用，R3的阻值应该大于R1和R2的总和。R3的阻值应该大于10kΩ，以防止它使引脚负载过重。同时流过R1和R2的电流应该大于1μA，以保证PFI端的输入电流不会超出它限定的最大值(250nA)。R1和R2的电阻值需要根据被监控电源的正常波动范围来确定，按下列公式计算阻值： 

    图4中的电容C1、C2主要用于滤波。 

    (4)为完成输人端的逻辑线或操作，要在的输出端和之间串联一个稳压二极管。此时变为低电平，经过二极管给，相当于产生手动复位信号，使系统复位后重新进入正常运行状态，同时又使变为高电平。 

    (5)微处理器软件设计时，应在系统工作程序之前，即微处理器复位后，先向MAX706AT发出触发脉冲，以最快速度向监控电路表明微处理器已进人正常的工作状态，以提高复位电路的速度。 

    本文主要介绍了MAX706AT 在DSP控制器的硬件看门狗与电源监控电路设计中的应用，详细介绍系统硬件设计中的问题。使用MAX706AT后，系统拥有硬件定时复位功能，相对于软件定时复位抗干扰能力更强；可以不需任何外围器件自动进行可靠的上电复位，并且对软件运行状况和外界电源状况进行监视；实现程序失控后按自己设想的程序恢复执行，提高了系统的抗干扰能力，保证了系统的安全性和数据可靠性。MAX706AT的功能强大，外围电路简单，使用方便可靠，能满足一般测控系统的需要，合理采用一些软、硬件措施，充分发挥其作用，能有效提高系统的可靠性和抗干扰能力。 

参考文献 

[1] 徐科军，张兴，肖本贤，等.TMS320LF/LC24系列DSP的CPU与外设[M].北京：清华大学出版社，2004. 

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

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