Watchdog Timer (감시 타이머)

개요

Watchdog Timer(감시 타이머)는 시스템 이상 발생 시 자동으로 복구하거나 재시작하는 역할을 수행하는 하드웨어 또는 소프트웨어 기반 타이머 장치입니다. 내장 시스템(임베디드 시스템), 서버, 산업 자동화 장비 등 다양한 분야에서 시스템의 안정성과 가용성을 높이기 위한 핵심 기술로 활용됩니다.

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1. 개념 및 정의

감시 타이머는 설정된 시간 내에 정상 신호(heartbeat 또는 kick)가 입력되지 않으면 시스템이 정상 동작하지 않는 것으로 판단하고 자동으로 리셋 또는 오류 처리 절차를 실행하는 보호 메커니즘입니다. 임베디드 시스템, RTOS(실시간 운영체제), 자동차 전장 시스템, 네트워크 장비 등에서 광범위하게 사용됩니다.

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2. 특징

항목	설명	비고
자동 오류 감지	정상 신호 미수신 시 시스템 오류로 판단	시스템 신뢰성 향상
하드웨어/소프트웨어 지원	칩셋 내장형 또는 OS 기반 구현 가능	유연한 설계 가능
다양한 타임아웃 설정	밀리초(ms)부터 수 초까지 설정 가능	시스템 특성에 따라 조정

하드웨어 방식은 독립성이 높아 더욱 신뢰성이 높고, 소프트웨어 방식은 유연성과 비용 측면에서 유리합니다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	예시
Watchdog Timer 모듈	타이머 역할 수행, 신호 미수신 시 리셋	MCU 내장형 WDT
Kick/Refresh 신호	주기적으로 전달되어야 하는 정상 신호	소프트웨어 루틴 또는 인터럽트 기반
리셋/예외 처리기	타이머 만료 시 호출되는 복구 루틴	시스템 재부팅, 로그 기록 등

WDT는 일반적으로 MCU 내부에 통합되며, 사용자는 코드 상에서 주기적으로 신호를 보내야 합니다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	관련 기술
독립형 WDT	메인 시스템과 별도로 작동하는 하드웨어 타이머	STM32의 IWDG 등
윈도우 모드 WDT	신호 입력이 너무 빠르거나 늦을 경우 모두 오류로 처리	시스템 과도 반응 방지
다단계 WDT	경고 → 리셋 등 단계별 반응 설정 가능	자동차 ECU 등 고신뢰 시스템

윈도우 모드는 신호 입력 시점을 제어함으로써 불필요한 리셋을 줄일 수 있습니다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	효과
시스템 안정성 향상	오류 발생 시 자동 복구	무중단 서비스 제공
개발 초기 오류 탐지	잘못된 코드 흐름 조기 확인 가능	디버깅 효율성 증가
비용 절감	시스템 다운타임 최소화	유지보수 비용 절감

감시 타이머는 특히 무인 시스템이나 외부 접근이 어려운 환경에서 필수적입니다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

분야	활용 사례	고려사항
자동차	ECU, ADAS 시스템의 실시간 감시	기능안전(ISO 26262) 준수 필요
산업 제어	PLC, HMI 등 자동화 장비 보호	신호 주기 설정 정확성 필요
IoT 및 스마트 기기	원격지의 디바이스 재시작 자동화	네트워크 지연 대비 로직 설계

설정 타이밍 오류나 소프트웨어 설계 미숙으로 인해 오작동하거나 오히려 시스템을 불안정하게 만들 수 있으므로 충분한 테스트가 필요합니다.

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7. 결론

Watchdog Timer는 시스템의 신뢰성과 안정성을 보장하는 데 핵심적인 역할을 하며, 특히 오류 복구나 자동화된 운영이 중요한 환경에서 없어서는 안 될 구성 요소입니다. 하드웨어와 소프트웨어의 특성을 모두 고려한 설계와 철저한 테스트를 통해 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다. 미래에는 AI 기반 예측 시스템과의 연계를 통해 더욱 지능적인 오류 복구 체계로 발전할 것으로 기대됩니다.