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Air153D硬件看门狗芯片使用说明

一、芯片概述

Air153D 是合宙推出的一款硬件看门狗芯片，专为搭配合宙二次开发模组使用设计，可实时监控主控设备的运行状态，当主控出现程序跑飞、死机等异常时自动触发复位，有效提升无人值守设备的运行稳定性与可靠性。

选型指引

本文档核心针对 Air153D 硬件看门狗芯片展开说明，同时兼容保留 Air153C 芯片的存量使用说明。所有新项目请优先选用 Air153D 芯片，搭配官方持续维护的 exair153x_wdt 最新扩展库，可获得更长的超时档位、更低的整机功耗与更完善的技术支持。

Air153D 芯片官方购买链接：点此前往淘宝购买

exair153x_wdt 扩展库代码：点此前往gitee仓库查阅

exair153x_wdt 扩展库文档：点此前往文档网站查阅

二、电气特性

2.1 核心电气参数

推荐工作电压 3.3V～4.35V
工作电流 1.5uA～5uA
工作电压范围 1.8V～5.5V (0℃-70℃)
2.3V～5.5V (-40℃-85℃)
常温(25℃)工作电压可低至 1.5V
工作温度 -40℃ \~ 85℃
电源极限承受电压 VSS-0.3V \~ VSS+5.5V
端口极限承受电压 VSS-0.3V \~ VDD+0.5V
储存温度 -65℃ \~ 150℃
封装 SOT23-6

2.2 工作电流说明

以下工作电流参数测试条件为 VDD 供电 3.3V：

  • 常态电流：1.5uA；

  • 复位电流：5uA；

“复位电流” 指 Air153D 内部设置的复位溢出时间 T_timeout 到达后，PWR_OFF 输出高电平 T_restout 时的工作电流。

三、引脚定义与封装

3.1 引脚定义

Air153D 芯片为 SOT23-6 封装，引脚说明如下：

PIN 引脚名称 Type 描述 备注
1 STRAP1 输入 预留管脚 喂狗信号等待喂狗超时时间（T_timeout）的配置管脚
2 GND GND 参考地
3 WTDOG 输入 喂狗管脚
主芯片喂给 Air153D		 常态为低电平输入，规定时间内高脉冲输入时喂狗；
与合宙模组搭配使用时，模组必须使用休眠不掉电的管脚进行喂狗以保证喂狗信号可控；
4 PWR_OFF 输出 复位信号
Air153D 复位主控，有时也写作 P_OFF		 常态为低电平，喂狗不正常/喂狗超时时输出高电平；
搭配 NPN 三极管控制主芯片复位引脚（RESET），或者搭配 PMOS 控制主芯片供电引脚（VBAT）通断
5 VDD 电源 供电管脚
6 STRAP6 输入 预留管脚 喂狗信号等待喂狗超时时间（T_timeout）的配置管脚

芯片引脚排列示意图如下：

image.png

3.2 封装规格

Air153D 采用 SOT23-6 封装，封装尺寸与规格文件如下：

Air153D_封装.rar

image.png

四、超时时间配置

Air153D 芯片等待喂狗超时时间（T_timeout）受两个因素影响：

1. 芯片内部时钟频率会受到芯片供电电压的影响；

2. 通过芯片的 STRAP1 (PIN1) 和 STRAP6 (PIN6) 引脚可以自由配置等待喂狗超时时间（T_timeout）。

具体配置档位如下表所示：

模式 STRAP1 STRAP6 T_feed喂狗间隔时间 PWR_OFF重启时间
3.3V供电电压下实测		 PWR_OFF重启时间
4.35V供电电压下实测		 备注
1 高 高 10分钟 16分钟内 12分钟内 说明!
Air153D供电电压不同，PWR_OFF会有不同;
一般来说，电压越高，时间越短。
2 低 高 60分钟 100分钟内 73分钟内
3 高 低 12小时 20小时内 15小时内
4 低 低 24小时 40小时内 29小时内

五、喂狗与复位工作原理（图示版）

本章通过波形图直观展示 Air153D 的喂狗与复位时序逻辑，包含单次有效喂狗、1 秒内连续喂狗 3 次触发强制复位两种场景的完整电平变化过程，可对应查看主控 GPIO 与 Air153D 引脚的电平对应关系。

Air780EPM_Air153D_watchdog_timing_v3_01

六、喂狗与复位流程说明（文字版）

6.1 正常喂狗 WTDOG 流程

1. 常态下，Air780EPM 的 GPIO24 默认低电平，经过三极管反相，Air153D 的 WTDOG 引脚保持默认高电平，看门狗处于等待喂狗状态。

2. 一次完整喂狗波形分为三段：前置准备阶段（GPIO24 拉高 2000ms，WTDOG 拉低）→有效脉冲阶段（GPIO24 拉低 250ms，WTDOG 拉高 250ms，Air153D 采样判定为一次有效喂狗）→后置保持阶段（GPIO24 拉高 200ms，WTDOG 拉低 200ms，留给 WTDOG 采样窗口）。整套波形合计 2450ms。

3. Air153D 在有效脉冲的下降沿采样判定喂狗，检测到有效喂狗脉冲后，重置看门狗超时计时器，进入下一轮等待周期。

4. 喂狗完成后，GPIO24 恢复常态低电平，WTDOG 恢复常态高电平；PWR_OFF 引脚保持低电平，主控正常运行。

5. 默认相邻两次喂狗起始点间隔约 180 秒，波形结束后等待 177550ms 再发起下一次喂狗。

6.2 喂狗异常 PWR_OFF 复位流程

1. 当主控程序跑飞、死机，无法在看门狗超时时间内输出有效喂狗脉冲，Air153D 内部看门狗计时器溢出。

2. 计时器溢出后，Air153D 的 PWR_OFF 引脚由常态低电平变为高电平，维持固定时长后恢复低电平。

3. PWR_OFF 高电平驱动外围三极管电路，拉低 Air780EPM 的 RESET_N 复位引脚，触发主控硬件复位。

4. PWR_OFF 恢复低电平后，主控退出复位状态，重新上电启动。

6.3 强制 PWR_OFF 复位流程

1. 主控调用trigger_reset()，主动发送连续喂狗脉冲序列触发强制复位：相邻有效喂狗脉冲间隔小于 20 个 TCC 节拍时，脉冲计数持续累加，累计到第 3 次有效喂狗脉冲，则触发强制复位（不是严格 1 秒窗口，仅在脉冲间隔满足条件时持续累计）。

2. 强制复位序列参数：前置准备 100ms；单次有效脉冲宽度 250ms；两次有效脉冲之间低电平间隔 100ms；相邻结束下降沿相隔 350ms；整套序列总时长 1050ms。

3. 累计第 3 次有效脉冲识别完成后，Air153D 判定为强制复位指令，PWR_OFF 引脚输出高电平，触发主控硬件复位，复位维持时长与看门狗超时复位一致。

4. 序列末尾 GPIO24 保持高电平、WTDOG 保持低电平，等待复位动作完成。

6.4 关键补充说明

1. 硬件电路为三极管反相，Air780EPM GPIO24 电平与 Air153D WTDOG 引脚电平完全相反。GPIO24 常态低，三极管截止，WTDOG 保持高电平，降低支路静态功耗。

2. 有效脉冲判定：在高脉冲结束后的低电平采样窗口完成判定；脉冲实际接收计数为 3~10 个 TCC 节拍，标称 250ms 会受供电、温度影响。

3. 本脚本使用固定时序参数（2000/250/200ms），公开接口不提供动态修改脉冲参数能力；实际发送时序会受系统任务调度影响。

七、硬件参考设计

硬件电路设计上，PWR_OFF 通过搭配 NPN 三极管，控制主控的 RESET 信号，实现对主控的复位。

以主控为 Air780EPM 为例：

当 Air780EPM_GPIO24 喂狗 WTDOG 正常时，Air153D 的 PWR_OFF 一直输出为低，Air780EPM_RESET 不会被拉低，相应的 Air780EPM 也就不会被重启； 当 Air780EPM_GPIO24 喂狗 WTDOG 异常时，Air153D 的 PWR_OFF 输出 T_restout 时间的高电平，Q1102 导通，相应的 Air780EPM_RESET 被拉低，进而 Air780EPM 被重启。

图中用到的 NPN 三极管物料非常常见，比如 MMBT3904LT1G 等。

image.png

八、软件设计指南

目前已经开发实现了exair153x_wdt 扩展库，支持搭配 Air153D 看门狗芯片使用，可通过跳转链接了解详细使用说明。

8.1 FOTA 场景注意事项

如果您使用了 Air153D 看门狗芯片，并且项目中用到了 FOTA 业务，需要注意：

在 FOTA 业务中，当差分包下载下来后，模组会自动执行重启操作，重启后自动应用新的差分包，应用过程比较长，因此需要根据 FOTA 业务的不同方式做不同的处理：

  • 如果使用的是 libfota.lua、libfota2.lua 等后续推出的其他 libfotax 扩展库。在差分包下载成功之后，会在扩展库内部自动调用 exair153x_wdt.feed() 接口进行一次喂狗操作，这个操作不需要用户去配置，用户无需关心；

  • 如果使用的是 fota 核心库，完全在用户的脚本逻辑中去控制下载差分包，重启应用差分包。那么，在用户的脚本中也需要调用 exair153x_wdt.feed() 接口进行一次喂狗操作，这时候就需要用户去配置，官方也会在 fota 示例 demo 中增加对应的示例代码和文字描述。

九、看门狗推荐使用说明

本章说明看门狗芯片和喂狗库该怎么选、怎么用。

选型分两个层面：芯片上优先用 Air153D，其次用 Air153C；库上优先用 exair153x_wdt 扩展库，其次才用 air153C_wtd 旧库。因此整体优先级从高到低是 Air153D + exair153x_wdt、Air153C + exair153x_wdt、Air153C + air153C_wtd。

下面按这个优先级，把每种组合的推荐理由、硬件接法、软件用法和注意事项逐一说明。

9.1 推荐优先级总览

优先级 推荐程度 芯片 喂狗库 一句话适用场景
1（最优） 高 Air153D exair153x_wdt 想大幅省电、PCB 能加 STRAP 电阻
2 中 Air153C exair153x_wdt 芯片不变、只想升级软件库
3（兜底） 低 Air153C air153C_wtd 坚持旧库、且愿意自己维护

9.2 方案 1（最优推荐，推荐程度：高）—— Air153D + exair153x_wdt

为什么推荐它

  • Air153D 和 Air153C 其实是同一颗芯片，只是烧录的软件不同。

  • 区别在于：Air153D 多了一组叫 STRAP 的配置脚（PIN1/PIN6），用它可以把看门狗超时时间拉长到 10 分钟 / 60 分钟 / 12 小时 / 24 小时（四档可选，具体见第四章的 STRAP 档位表）。

  • 超时越长，主控就越不用频繁醒来喂狗，测功耗会明显下降。这是它最大的优点，也是以后的主流方向。

硬件怎么接

  • 需要额外在 PCB 上给 STRAP1、STRAP6 接上下拉电阻（R1/R2/R3/R4），按第四章的《Air153D 超时档位表》选其中一档。

  • 注意：不能把 Air153C 直接焊下来换成 Air153D 就用——因为 Air153D 硬件上多了 STRAP 配电阻，你得先在 PCB 上把这几个电阻加上并选好档位。

  • 喂狗信号（WTDOG）要接到一个休眠不掉电的引脚上（进 sleep 后仍能保持电平、可继续驱动喂狗的引脚，通常选 AGPIO 或对应模组支持的保持引脚）。请按你所用模组确认这个引脚是否存在、是否支持休眠锁存。

  • 复位信号（PWR_OFF）走 NPN 三极管控制主控 RESET，或 PMOS 控制主控 VBAT 供电通断，参考第七章的参考设计。

软件怎么用

  • 引用默认扩展库：local wdt = require("exair153x_wdt")。

  • 用 wdt.init(cfg) 配置，喂狗周期 auto_feed_period_s 按你选的 STRAP 档位设置（比如选了 60 分钟档，喂狗周期就设在远小于 60 分钟的值，确保能及时喂到）。

  • 库是事件驱动的，配置好后会自动周期喂狗；也可用 wdt.feed() 手动喂狗。

9.3 方案 2（推荐程度：中）—— Air153C + exair153x_wdt

为什么推荐它

  • 如果你的 Air153C 硬件已经定死、不想再改，那么"只升级软件库"是最划算的。把旧库换成 exair153x_wdt，代码结构更规范、带版本号、有完整文档，比旧库更好维护。

硬件怎么接

  • 不用改，直接沿用现有 Air153C 电路。

  • 但 Air153C 的局限要心里有数：它的超时只有约 200\~283 秒，且随供电电压变化（3.3V≈283s、3.8V≈240s、4.3V≈209s），所以主控最迟每 200 秒内就得喂一次狗。这意味着它无法像 Air153D 那样长时间睡觉，低功耗场景吃亏。

  • 喂狗引脚同样用休眠不掉电的引脚（不强制非得 AGPIO，关键是这个引脚休眠时不掉电，请按所用模组确认）。

软件怎么用

  • 同样 require("exair153x_wdt")，喂狗周期 auto_feed_period_s 设在 200 秒以内（推荐 ≤150 秒）。

9.4 方案 3（兜底，推荐程度：低）—— Air153C + air153C_wtd

先说清楚这个旧库的现状

  • air153C_wtd 是老版喂狗库，官方已经不再维护，现在存放在 Gitee 仓库的老代码目录中，仓库地址：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/olddemo/lib。

  • 官方不再对该库进行 bug 修复、新模组适配，使用过程中出现问题需自行维护。除非存量项目已锁定该方案暂时无法升级，否则不建议新项目使用，推荐优先迁移至 Air153D 芯片 + exair153x_wdt 扩展库的方案。

如果你坚持要用，操作步骤如下

1. 打开上述 Gitee 仓库链接，找到 air153C_wtd.lua 文件并下载。

2. 把下载的 .lua 文件放到你项目脚本的同级目录（不强制和你的主脚本放同一层）。

3. 手动把它添加到 Luatools 工程里，让它作为项目文件一起打包烧录。

4. 在脚本里按旧库的接口调用：init(pin)、feed_dog(pin, time)、close_watch_dog(pin)、callback()、version()；注意喂狗时要自己传引脚号和喂狗时间。

5. 因为这个库不再更新，强烈建议你在业务上预留一条以后迁移到 exair153x_wdt 的路，不要写死。

9.5 两个扩展库的区别对照表

对比项 exair153x_wdt air153C_wtd
维护状态 官方持续维护 官方已停更，需自己维护
是否需要手动导入 无需手动导入。它是 LuatOS 默认扩展库，Luatools 工具的工作目录会自动存放并更新 lib 文件夹，烧录时自动加载 需手动：把 .lua 下载到项目同级目录，再手动加到 Luatools 工程
引用方式 require("exair153x_wdt") require("air153C_wtd")
对外接口 init(cfg) / feed() / trigger_reset() / version() init(pin) / feed_dog(pin,time) / close_watch_dog(pin) / callback() / version()
喂狗机制 事件驱动，配置后自动周期喂狗 gpio.set + sys.timerStart 延时喂狗，需手动控制时序
适配芯片 Air153C 和 Air153D 都支持 仅 Air153C
使用方式 改自己脚本、引用接口即可 要下载文件、加工程、自己维护

9.6 两种库的实际使用差异

  • 用 exair153x_wdt：你只需要改自己的脚本，require 后调用接口即可，不用碰任何库文件。参考说明见 https://docs.openluat.com/osapi/ext/exair153x_wdt/，示例见 https://gitee.com/openLuat/LuatOS/blob/master/module/Air780EPM/demo/wdt/air153x_wdt.lua。

  • 用 air153C_wtd：你要自己动手拿一个 .lua 文件，下载 → 放同级目录 → 加进 Luatools → 按接口调用，并且以后出问题要自己扛。参考文件见 https://gitee.com/openLuat/LuatOS/blob/master/olddemo/lib/air153C_wtd.lua。

9.7 FOTA 场景注意

  • 用 exair153x_wdt + libfota、libfota2 等 libfotax 扩展库：库内部会自动调用喂狗，你无需配置。

  • 用 exair153x_wdt + fota 核心库：需要你自己在脚本里手动喂狗。

  • 用旧库 air153C_wtd 处理 FOTA：因为库不再维护，喂狗逻辑需要你自行设计实现。

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