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【2021年版】ウォッチドッグタイマ メーカー2社一覧

ウォッチドッグタイマのメーカー2社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


ウォッチドッグタイマとは

ウォッチドッグタイマ(Watch Dog Timer: WDT)は「番犬」の意味を表します。機器を制御するマイコンなどのシステムコントローラが何らかの原因で正常な動作を維持できなくなり、その結果、システムが異常動作に陥った場合にこれをいち早く検出しマイコンに対して強制的にハードウェアリセットをかける役割を担うものです。

このために、マイコンからの出力信号を常に監視し、正常時の出力信号が得られなくなったことを検出することによりマイコンにリセットをかけます。

WDTは、一部のマイコンには内蔵されている場合もありますが、内蔵されていない場合には専用ICとして用意されているWDTをマイコンの周辺に設置して使用することもあります。

ウォッチドッグタイマの使用用途

マイコン等のシステムを制御するLSIは、世の中に存在するデジタルシステムの多くに搭載されています。

携帯電話機器、テレビ、エアコン、冷蔵庫などの家電機器やBDレコーダーなどをはじめ車に至るまで、多くの機器にマイコンやシステム制御LSIが搭載されています。

これらの機器はシステムを制御するマイコンの動作が安定しないと、機器の役割を果たせなくなります。数十のマイコンやシステム制御LSIが車には搭載されているとされていますが、これらのマイコンがこのような事態を引き起こすと人命にも及ぶ可能性があります。

このようにWDTはシステムを制御するマイコンの動作を安定させるために重要です。

ウォッチドッグタイマの原理

マイコンに対して強制的にリセットをかける機能として、電源電圧検出機能があります。通常、ハードウェア的にマイコンの動作が保証される電源電圧は一定です。所定の電圧範囲を外れた電圧がマイコンに供給された場合に動作を継続した場合、マイコンの動作は保証されません。通常の流れに従ったプログラムの実行ができなくなります。

このため、所定の電圧範囲を外れた電圧が供給された場合にマイコンにリセットをかけます。再度、所定の電圧がに復活した場合には、リセット状態を解除することで、マイコンが先頭アドレスから動き出します。

このような、基本的なリセット機能が搭載されていますが、更にマイコンの動作を安定化する目的でWDT機能が用意されています。

基本的な動作原理は、外付けでも内蔵のWDTでも同様です。したがって、ここでは、外付けのWDTについて説明します。

WDTにはマイコン動作監視用のWDT入力端子があります。この端子は、CRで決められたある一定の時定数で電圧が上昇していきます。一般的には、Cは外付けになっており、システムで最適な定数を選定します。この時定数で決められた時間で電圧が上昇し、ある一定電圧に達した場合、WDT IC内部でこれを検出し、WDT ICの出力端子(RST)によりマイコンにリセット信号を出力します。
マイコンから定期的にこの端子に信号を送り込むことで、正常時は上昇した電圧をゼロに戻します。

以上により、正常動作時は一定周期でWDT ICにリセット信号が送り込まれますので、リセット信号は出力されません。マイコンが何らかの原因で暴走した場合、マイコンからWDT ICに対してリセット信号を出力できず、マイコンにリセット信号を出力することにより、マイコンを強制的に停止させます。

この様にしてWDTはシステムの動作の安定化に貢献しています。

ウォッチドッグタイマの動作モード

ウォッチドッグタイマがマイコンの異常を検出するモードは複数あります。モードごとに検出できる異常系が異なりますので、3つの動作モードについてご紹介します。

タイムアウトモード
ウォッチドッグタイマに対し、一定期間内にマイコンからの信号入力がない場合、マイコンが異常状態にあるとみなし、リセット信号を出力するモードです。

プリロードレジスタの値をダウンカウンタに読み出し、ダウンカウントを始めます。ダウンカウンタの値が0になったらアンダーフロー信号をマイコンのリセット回路に出力するので構成が非常に簡素です。

動作モードとしてはメジャーですが、例えばマイコンから一定期間内に規定回数以上の信号が入力されたとしてもタイムアウトモードでは気付くことができません。

ウィンドウモード
タイムアウトモードと比較してより高精度に異常検知が可能なモードとしてウィンドウモードがあります。 タイムアウトモードの基本動作に加えて、一定期間内に規定回数以上の信号が入力された状態(ダブルパルス)が検出可能です。加わります。

より安全性が求められるアプリケーションにはウィンドウモードのウォッチドッグタイマが必要といえます。

Q&Aモード
さらに高精度の異常検出が可能なモードです。予め決められたデータをウォッチドッグタイマに送信します。ウォッチドッグタイマはマイコンから送られてきた信号が予定されているものと合致しているかどうかを判断し、正常か異常かを判断します。

ウォッチドッグタイマの選び方

ウォッチドッグタイマはマイコンそのものに内蔵されている場合が多いです。

しかし、ウォッチドッグタイマを外付けする構成をとることもできます。システムに要求される信頼性が非常に高い場合は外付けする必要があると言えます。

ウォッチドッグタイマはマイコンの異常動作を検出するためのシステムですので、マイコンに内蔵されている場合、もしウォッチドッグタイマが起動するまでに何かしらの異常が生じた場合は検出できません。

不足の事態に備えるためには外付けウォッチドッグタイマが必要となりますが、システムコストを考慮してマイコン内蔵を使用する場合も往々にしてあります。

参考文献
https://www.ablic.com/jp/semicon/products/automotive/automotive-watchdog-timer/intro
https://ednjapan.com/edn/articles/1510/19/news009_2.html

 

ウォッチドッグタイマのメーカー情報

ウォッチドッグタイマのメーカー2社一覧


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