關于AT91SAM3S4B 中看門狗分析

作者：盧老師,華清遠見嵌入式學院講師。

WDT看門狗基本原理

看門狗，又叫Watchdog Timer，是一個定時器電路，一般有一個輸入，叫喂狗（kicking the dog or service the dog），一個輸出到MCU的RST端。MCU正常工作的時候，每隔一段時間輸出一個信号到喂狗端，給WDT清零，如果超過規定的時間不喂狗（一般在程式跑飛時），WDT定時超過預先設定值，就會給出一個複位信号到MCU，使MCU重新開始工作。看門狗的作用就是防止程式發生死循環，或者叫程式跑飛。

在SAM3S系統中，用于看門狗的遞減計數器是12位，可以計數的最大周期為16s(慢速時鐘，32.768Khz),其加載的值為慢速時鐘的128分頻。

圖7-56給出WDT時鐘子產品寄存器控制邏輯：

圖7-56 WDT時鐘子產品寄存器

SAM3S4B複位後，WDV的值為0xfff，允許外部複位，預設情況下，看門狗是處于運作狀态，如果使用者沒有使能看門狗，就需要禁止看門狗，否則需要定時“喂狗”。

看門狗模式寄存器WDT_MR隻能寫一次，之後，複位後重新加載定時器。

在正常情況下，使用者定期向WDT_CR的WDRSTT位置1,重載看門狗定時器。WDRSTT置位後，計數器從WDT_MR重新加載，并重新啟動。慢速時鐘128分頻器也被複位及重新啟動。WDT_CR是寫保護寄存器，若預設值不正确，對WDT_CR的操作無效，如果發生計數器益處，且WDR_MR的WDRSTEN為1，産生“wdt_fault”，WDT_SR的WDUNF置位。

為防止軟體死鎖，在0和WDD之間重新加載看門狗，WDD在看門狗模式下WDT_MR中定義。

如果試圖在WDV和WDD之間重新開機看門狗定時器，将會導緻看門狗錯誤，即使看門狗被禁止。這将導緻WDT_SR中的WDERR位被修改，wdt_fault生效。若WDD不小于WDV的值時，上述功能是無效的，看門狗定時器允許在0和WDV之間重新啟動，不産生錯誤，晶片預設的複位狀态時WDV=WDD。

如果WDFIFN=1，WDRSTEN=0，則WDUNF(看門狗溢出)和WDERR（看門狗錯誤）置位，觸發中斷；如果WDFIFN=1，WDRSTEN=1,則觸發wdt_fault，複位，WDERR，WDUNF被清零。

如果複位已經産生，讀WDT_SR寄存器，狀态複位，中斷被清楚，此時wdt_fault無效，執行WDT_MR寫操作，将重新加載計數器，是CPU複位。

在調試和空閑狀态，WDT_MR中的WDIDLEHLT和WDDBGHLT置位，看門狗計數器停止運作。

表7-18控制寄存器

偏移	寄存器功能	名稱	權限	複位值
0x00	控制寄存器	WDT_CR	隻寫	-
0x04	模式寄存器	WDT_MR	隻讀一次	0x3FFF_2FFF
0x08	狀态寄存器	WDT_SR	隻讀	0x0000_0000

WDT看門狗軟體設計與分析

定義看門的結構體

typedefstruct {

                WoReg WDT_CR;

                RwReg WDT_MR;

                RoReg WDT_SR;

        } Wdt;

擷取看門狗的定時時間程式：

uint32_t wdt_get_timeout_value(uint32_t ul_us, uint32_t ul_sclk)

        {

                uint32_t max, min;

                //3000*1000 屬于3.9 ~16000*1000之間//min = 128 * 1000000 / ul_sclk;//3000*1000

                min = WDT_SLCK_DIV * 1000000 / ul_sclk;

                max = min * WDT_MAX_VALUE;//max = min * 4095;

                if ((ul_us< min) || (ul_us> max)) {

                        return WDT_INVALID_ARGUMENT;

                }

        return WDT_MR_WDV(ul_us / min);//ul_us/min=768=256*3;

        }

看門狗初始化程式：

voidwdt_init(Wdt *p_wdt, uint32_t ul_mode, uint16_t us_counter,

        uint16_t us_delta)

        {

                p_wdt->WDT_MR=ul_mode| WDT_MR_WDV(us_counter) | WDT_MR_WDD(us_delta);

                // ul_mode|0x300|(0x300<<16);

                printf("p_wdt->WDT_MR= %x\r",p_wdt->WDT_MR);

        }

喂狗程式：

voidwdt_restart(Wdt *p_wdt)

        {

                p_wdt->WDT_CR = WDT_KEY_PASSWORD | WDT_CR_WDRSTT;// 0x5a000000 |1

        }

擷取看門狗寄存器狀态程式：

uint32_t wdt_get_status(Wdt *p_wdt)

        {

                returnp_wdt->WDT_SR;

        }

擷取看門狗定時器溢出時間程式：

uint32_t wdt_get_us_timeout_period(Wdt *p_wdt, uint32_t ul_sclk)

        {

                return WDT_MR_WDV(p_wdt->WDT_MR) * WDT_SLCK_DIV / ul_sclk * 1000000;

        }

看門狗中斷處理函數：

voidWDT_Handler(void)

        {

                gpio_set_pin_high(LED2_GPIO);//關閉LED2

                gpio_set_pin_low(LED1_GPIO);//打開LED1；

                puts("Enter watchdog interrupt.\r");

                wdt_get_status(WDT);//擷取WDT狀态寄存器

                wdt_restart(WDT);//看門狗複位

                puts("The watchdog timer was restarted.\r");

        }

在主程式中，初始化序列槽，列印相關資訊，初始化看門狗3S為溢出，産生中斷的時間，初始化按鍵BUTTON2，LED燈。

int main(void)

        {

                Uart *p_uart=(Uart *)0x400e0600;//序列槽位址定義

                uint32_t wdt_mode, timeout_value;

                sysclk_init();

                //此處不能禁止看門狗，因為WDT->WDT_MR隻能進行一次寫操作，禁止操作意味着寫進去的數值為0，此後寫入的資料溢出時無效

                pio_configure_group(PINS_UART0_PIO,PINS_UART0,PINS_UART0_FLAGS);

                configure_console(); //序列槽配置

                SysTick_Config(sysclk_get_cpu_hz() / 1000);//系統systick，1ms中斷

                timeout_value = wdt_get_timeout_value(WDT_PERIOD * 1000,

                BOARD_FREQ_SLCK_XTAL);//看門狗溢出時間為3S=0X300

                if (timeout_value == WDT_INVALID_ARGUMENT) {

                        while (1) {//中斷中的處理

                        }

                }

                wdt_mode = WDT_MR_WDFIEN |

                WDT_MR_WDRPROC |

                WDT_MR_WDDBGHLT |

                WDT_MR_WDIDLEHLT;

                wdt_init(WDT, wdt_mode, timeout_value, timeout_value);//初始化看門狗

                printf("timeout_period=%d",(int)wdt_get_us_timeout_period(WDT, BOARD_FREQ_SLCK_XTAL));

                NVIC_DisableIRQ(WDT_IRQn);

                NVIC_ClearPendingIRQ(WDT_IRQn);

                NVIC_SetPriority(WDT_IRQn, 0);

                NVIC_EnableIRQ(WDT_IRQn);

                //配置LED燈，

                gpio_configure_pin(LED1_GPIO, LED0_FLAGS);

                gpio_configure_pin(LED2_GPIO, LED1_FLAGS);

                gpio_set_pin_high(LED1_GPIO);

                pmc_enable_periph_clk(ID_PIOA);

                //按鍵2配置

                gpio_configure_pin(BUTTON_2, BUTTON_INPUT);//add by luyj 2013.6.8

                while(1)

                {

                        if (g_b_systick_event == true) {

                                g_b_systick_event = false;

                                if ((g_ul_ms_ticks% WDT_RESTART_PERIOD)==0) {

                                        printf("2s"); // 2s列印一次，提示該喂狗了，此時按鍵喂狗，

                                }

                        }

                        if (pio_get(PIOA, PIO_TYPE_PIO_INPUT, PIO_PA0) == 0)

                        {

                                mdelay(100);

                                if (pio_get(PIOA, PIO_TYPE_PIO_INPUT, PIO_PA0) == 0)

                                {

                                        printf("PUSH BUTTON 2!\r");

                                        wdt_restart(WDT);//喂狗，

                                        gpio_set_pin_low(LED2_GPIO); //LED2亮

                                        gpio_set_pin_high(LED1_GPIO);//LED1滅

                                }

                        }

                }

        }

将程式下載下傳入傳感闆，運作程式，看門狗中斷時，LED1被點亮，LED2被關閉，認為看門狗溢出，同時如果調試序列槽打開（115200，無校驗，資料位8bit，停止位1bit），可以看到列印資訊。

喂狗可以通過按鍵操作，按下K2，表示喂狗，當喂狗時，LED1被關閉，LED2被點亮，在3秒内及時喂狗，則不觸發看門狗中斷，LED1将處于關閉狀态。

文章來源：華清遠見嵌入式學院，原文位址：http://www.embedu.org/Column/Column782.htm

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