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Air153C/Air153D硬件看门狗芯片使用说明

一、Air153C

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Air153C，是合宙推出的一款与合宙二次开发模组搭配的看门狗芯片，SOT23-6封装；

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Air153C管脚详细定义：

PIN 管脚名称 Type 描述 备注
1 NC 预留 预留管脚 保持悬空
2 GND GND 参考地
3 WTDOG 输入 喂狗管脚
主芯片喂给Air153C		 常态为低电平输入，规定时间内高脉冲输入喂狗；
与合宙4G模组搭配时，4G模组必须使用AGPIO喂狗以保证喂狗信号电平可控；
4 PWR_OFF 输出 复位信号输出
Air153C复位主控
有时也写作P_OFF		 常态为低电平，喂狗不正常时输出高电平；
搭配NPN三极管控制RESET,或搭配PMOS控制主控VBAT供电通断；
5 VDD 电源 供电管脚
6 NC 预留 预留管脚 保持悬空

Air153C基本参数如下：

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

Air153C硬件封装信息如下：

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二、Air153C 喂狗与复位

Air153C，最核心的是两个信号，WTDOG喂狗和P_OFF复位；

PIN 管脚名称 Type 描述 备注
3 WTDOG 输入 喂狗管脚
主芯片喂给Air153C		 常态为低电平输入，规定时间内高脉冲输入喂狗；
与合宙4G模组搭配时，4G模组必须使用AGPIO喂狗以保证喂狗信号电平可控；
4 P_OFF 输出 复位信号输出
Air153C复位主控
有时也写作P_OFF		 常态为低电平，喂狗不正常时输出高电平；
搭配NPN三极管控制RESET,或搭配PMOS控制主控VBAT供电通断；

正常喂狗WTDOG流程；

Air153C检测 WTDOG 管脚的电平状态，每当检测到管脚电平由低变高时，Air153C会重置内部超时计时器 T_timeout(T_timeout 默认 240s)；

两次喂狗信号的间隔 T_feed 为喂狗周期， T_feed 必须小于 T_timeout ，推荐 T_feed 为 150s ；

主控会将 WTDOG 拉高 T_HIGH 时间(T_HIGH >200ms)为喂狗成功，内部超时计时器 T_timeout 重置；

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喂狗异常P_OFF复位流程；

当Air153C在 T_timeout 时间内未能检测出 WTDOG 管脚有高脉冲喂狗时，就会进入重启模块的操作；

Air153C的 PWR_OFF 管脚会拉高 T_restout 时间(默认 T_restout = 500ms)进入复位重启动作，随后置低；

waveform.png

强制P_OFF复位流程；

当 Air153C 在 T_test(T_test\<1s) 时间内连续收到 3 个喂狗信号，Air153C 会立即进行复位动作：

Air153C 将 PWR_OFF 管脚拉高 T_restout 时间(默认 T_restout = 500ms)进行复位操作，随后置低；

此模式可以用于 Air153C 测试验证，或者配合主控在业务逻辑需要时强制复位自己；

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三、Air153C 硬件参考设计

硬件电路设计上，P_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；

以下是关于Air153C搭配NPN三极管控制主控RESET信号的参考电路的介绍；

以主控为Air780EPM为例：

当Air780EPM_GPIO24喂狗WTDOG正常时，Air153C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，Air153C的PWR_OFF输出 T_restout 时间的高电平，Q0201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；

Air8780_V3_20260625_1530_04.png

四、Air153C 工作电流说明

关于Air153C工作电流的详细补充说明；

  • 测试条件：VDD供电3.3V；

  • 常态电流：1.5uA；

  • 复位电流：5uA；

    "复位电流"的意思是，Air153C内部设置的复位溢出时间 T_timeout 到达后，P_OFF 输出高电平 T_restout时的工作电流；

五、Air153C T_timeout

关于Air153C在不同VDD电压下复位溢出时间 T_timeout 的说明；

Air153C内部的时钟频率会受到芯片电压的影响， 以下为实际测试中不同电压下的芯片看门狗超时时间：

VDD电压 实测PWR_OFF输出复位信号时间 建议T_feed喂狗间隔时间
3.3V 283 秒 200秒
3.8V 240 秒 200秒
4.3V 209 秒 200秒

当Air153C由锂电池供电时，也就是VDD电压可能在3.3V和4.35V之间变化时，喂狗时间必须以最小的复位溢出时间 T_timeout 为准；

我们实测 VDD 在4.3V供电时，复位溢出时间 T_timeout 为209秒，因此，实际喂狗时间必须设置为200秒以内才更保险；

六、Air153C 存在的问题

Air153C已服役多年，深受LuatOS用户的喜爱，也尽可能保证了运行LuatOS模组的设备的稳定性；

但是，Air153C带来的代价是什么？功耗。

一方面，Air153C本身需要耗电，常态下大概1.5uA的电流(3.3V)，这一点基本都可以接受；

一方面，由于主控需要喂狗，T_timeout 一般是在200S以内，也意味着主控，比如Air780EPM，在低功耗模式下需要在200S以内醒来一次，无法长时间处于低功耗状态之中，"极大的"增加了功耗，这一点是普遍被诟病的地方；

基于此，我们推出了Air153C的替代型号：Air153D。

七、Air153D

  1. Air153D，与Air153C，是同一颗芯片，区别只是软件不同；

  2. Air153D，最大的升级，是可以根据STRAP1(PIN1)和STRAP6(PIN6)配置喂狗信号 T_timeout 的时间；

    PIN 管脚名称 Type 描述 备注
    1 STRAP1 输入 预留管脚 喂狗信号 T_timeout 时间的配置管脚；
    2 GND GND 参考地
    3 WTDOG 输入 喂狗管脚
    主芯片喂给Air153C    		 常态为低电平输入，规定时间内高脉冲输入喂狗；
    与合宙4G模组搭配时，4G模组必须使用AGPIO喂狗以保证喂狗信号电平可控；
    4 PWR_OFF 输出 复位信号输出
    Air153C复位主控
    有时也写作P_OFF    		 常态为低电平，喂狗不正常时输出高电平；
    搭配NPN三极管控制RESET,或搭配PMOS控制主控VBAT供电通断；
    5 VDD 电源 供电管脚
    6 STRAP6 输入 预留管脚 喂狗信号 T_timeout 时间的配置管脚；

  3. STRAP1 和 STRAP6 如何搭配使用配置喂狗信号 T_timeout 时间呢？

    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，与Air153C特性一样;
    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

  4. Air153D原理示意图；

    image.png

  5. 以与Air780EPM搭配为例，Air153D原理图参考设计；

    模式 STRAP1 STRAP6 T_feed喂狗时间 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    		 R1/R2/R3/R4四颗电阻，按需配置
    1 高 高 10分钟 16分钟内 12分钟内 R1/R3悬空；
    R2/R4贴10K电阻
    2 低 高 60分钟 100分钟内 73分钟内 R2/R3悬空；
    R1/R4贴10K电阻
    3 高 低 12小时 20小时内 15小时内 R1/R4悬空；
    R2/R3贴10K电阻
    4 低 低 24小时 40小时内 29小时内 R2/R4悬空；
    R1/R3贴10K电阻

    image.png

  6. 再次强调！

    Air153D不可以直接替代Air153C使用，硬件上增加了STRAP PIN的配置；

    强烈建议将Air153C迭代设计为Air153D，Air153D在喂狗时间的规划上更合适，对整体的功耗控制更加友好，主控不必再频繁的醒过来喂狗；

  7. 其余未介绍的部分，Air153D与Air153C完全一样；

八、软件设计说明

目前已经开发实现了exair153x_wdt扩展库，支持搭配 Air153C 或者 Air153D 看门狗芯片使用，可通过跳转链接了解详细使用说明。

如果您使用了 Air153C 或者 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，我们也会在 fota 示例 demo 中增加对应的示例代码和文字描述。

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