Entre las medidas de protección de hardware, hay una que puede hacer que el proceso interno del dispositivo no se paralice durante 24 horas, que es la tecnología watchdog. Para que la transmisión de los routers industriales, DTU y otros dispositivos de red sea más estable. Estos dispositivos estarán equipados con protección anti-sobretensión, anti-estática, anti-pulso y watchdog. ¿Cómo funciona la protección watchdog? ¿Cómo se calcula?
¿Qué es un perro guardián?
Chip de vigilancia, también llamado temporizador de vigilancia. Es una pieza de hardware en un microcontrolador. Si el sistema se queda atascado en algún lugar, entonces el temporizador watchdog se utiliza para generar un reinicio del sistema, y si el sistema entra en un bucle infinito de ejecución, entonces el temporizador watchdog reiniciará el sistema para salir del bucle infinito. Watchdog es un mecanismo de seguridad en los sistemas embebidos que hace que su sistema sea fiable, pero depende de cómo se utilice el temporizador watchdog.
Cómo funciona la protección del perro guardián
Un watchdog es básicamente un contador que empieza a contar desde cero y alcanza un determinado valor. Si el contador alcanza un determinado valor, el hardware del watchdog generará un reinicio del watchdog. Para evitar el reinicio del sistema, el software debe iniciar el watchdog, lo que significa que el contador debe ponerse a cero. En caso de que el software se quede atascado en un bucle sin fin, el sistema no será capaz de poner en marcha el watchdog, por lo que el contador alcanza un cierto valor y reinicia el sistema.
La protección del watchdog se carga inicialmente con ciertos valores. Este valor se calcula en función del tiempo de espera del watchdog (se proporcionan más instrucciones sobre cómo calcular el valor del contador en función del valor del tiempo de espera). Antes de que se agote el tiempo de espera, el sistema debe reiniciar el contador.
Por ejemplo, si tu sistema ejecuta 3 tareas regularmente y tarda 500 milisegundos en ejecutar 3 tareas. Entonces considera el tiempo de espera como 600 ms (considerando el peor escenario), calcula el valor del contador para 600 ms y cárgalo en el watchdog.
Vigilancia informática
Considera que el sistema en Watchdog está funcionando con un reloj de 4 kHz. El sistema completa el trabajo en 450 milisegundos, y en el peor de los casos, tarda 500 milisegundos en completar el trabajo. Usemos 500 milisegundos como tiempo de espera.
1/4 kHz = 0,25 milisegundos
1 tick de reloj = 0,25 milisegundos.
500 milisegundos = 2000 ticks.
Cuando el reloj hace tictac 2000 veces, completa 500 milisegundos. El valor técnico asociado al tiempo de espera es 2000.
Si el contador de vigilancia llega a 2000, generará una señal de reinicio. El sistema necesita reiniciar el contador a 0 antes de llegar a 2000.
Casos de uso avanzados para temporizadores watchdog
En el caso de los sistemas operativos (sistemas multitarea), el watchdog desempeña un papel importante. Los watchdogs pueden supervisar el flujo del programa y controlar la frecuencia de ejecución de las tareas (supervisión de la actividad). Se genera un reinicio del watchdog si éste detecta un conflicto en el flujo del programa o si una tarea se ejecuta con demasiada o poca frecuencia.
En el caso de la supervisión en línea, cada tarea tiene una bandera establecida para indicar que la tarea está en línea, es decir, ejecutada. La función de monitorización del perro guardián comprobará si cada tarea ha informado de una indicación de activación. Si la tarea no está configurada para activar la indicación, la función de monitorización del perro guardián nunca activará el perro guardián y eventualmente el perro guardián reiniciará el sistema.
Aplicaciones de la protección Watchdog
1. Sistemas integrados
En los sistemas embebidos, la protección watchdog se utiliza para supervisar el funcionamiento de los microcontroladores. Dado que los dispositivos embebidos suelen funcionar en entornos desatendidos, cualquier fallo de software o error de hardware puede provocar caídas del sistema. El temporizador watchdog comprueba regularmente la capacidad de respuesta del sistema para garantizar que el dispositivo funciona con normalidad. Si el dispositivo no envía una señal a tiempo, el watchdog reiniciará el sistema para restaurar la funcionalidad.
2. Automatización industrial
En automatización industrialLa fiabilidad de los equipos es crucial, ya que el tiempo de inactividad puede provocar importantes pérdidas económicas. La protección Watchdog garantiza que los dispositivos de la línea de producción puedan recuperarse rápidamente de los fallos. Por ejemplo, en robots y sistemas de control, si se producen fallos de software, el perro guardián puede reiniciar rápidamente el sistema, manteniendo la eficiencia de la producción y minimizando los retrasos.
3. Telecomunicaciones
En las redes de telecomunicaciones, los routers y switches deben funcionar continuamente para garantizar un flujo de datos estable. La protección Watchdog puede supervisar el estado de estos dispositivos y solucionar posibles fallos a tiempo. Al restablecer los dispositivos que no responden, los administradores de red pueden reducir el riesgo de interrupciones del servicio y garantizar conexiones de alta calidad para los clientes y la fiabilidad general de la red.
4. Sistemas de automoción
Los vehículos modernos están equipados con numerosas unidades de control electrónico (ECU) responsables de funciones críticas como los sistemas de frenado, dirección y potencia. La protección del perro guardián es esencial en estos sistemas, ya que garantiza que las funciones críticas funcionen correctamente en cualquier circunstancia. Por ejemplo, si el software de control del sistema de frenado funciona mal, el perro guardián restablecerá inmediatamente la unidad de control, garantizando que el vehículo pueda seguir funcionando con seguridad.
Resumen
La protección Watchdog demuestra su importancia en diversos sectores, mejorando la fiabilidad y seguridad de los sistemas. Al supervisar y resolver los fallos con rapidez, proporciona un soporte fiable para muchos dispositivos industriales y sistemas de automoción.
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