AI嵌入式K210项目（10）-看门狗

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前言

本章我们来学习下看门狗（watchdog），看门狗是一种形象的说法，他是一种用于监测单片机程序运行状态的芯片，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成各种寄存器和内存的数据混乱，导致程序指针错误、取出错误的程序指令等，都有可能会陷入死循环，程序的正常运行被打断，导致整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果。有了看门狗之后就会对系统进行复位；

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一、看门狗是什么？

看门狗其实就是一个需要在设定一定时间内被复位的计数器，如果没有按时复位，则会强制系统复位。在看门狗启动前需要配置超时时间，当看门狗启动后，计数器开始自动计数，经过一定时间，如果没有被复位，计数器溢出就会对CPU产生一个复位信号使系统重启（俗称“被狗咬”）。要保证系统正常运行时，需要在看门狗超时时间内重置看门狗计数器（俗称“喂狗”）。
之前讲STM32时候也有过介绍，详细了解的话可以参考：STM32开发（11）----CubeMX配置独立看门狗（IWDG） STM32开发（12）----CubeMX配置WWDG

二、K210的看门狗

WDT是外围总线（APB）的一种从外设，并且也是“同步化硬件组件设计”的组成部分，具有两个WDT，分别为WDT0和WDT1看门狗定时器，主要包含的模块有一个APB从接口，一个当前计数器同步的寄存器模块，一个随着计数器递减的中断/系统重置模块和逻辑控制电路，一个同步时钟域来为异步时钟同步做支持。

看门狗定时器支持如下设置：

? APB 总线宽度可配置为8、16 和32 位

? 时钟计数器从某一个设定的值递减到0 来指示时间的计时终止

? 可选择的外部时钟使能信号，用于控制计数器的计数速率

? 一个时钟超时WDT 可以执行以下任务：

– 产生一个系统复位信号

– 首先产生一个中断，即使该位是否已经被中断服务清除，其次它会产生一个系统复位信号

? 占空比可编程调节

? 可编程和硬件设定计数器起始值

? 计数器重新计时保护

? 暂停模式，仅当使能外部暂停信号时

? WDT 偶然禁用保护

? 测试模式，用来进行计数器功能测试（递减操作）

? 外部异步时钟支持。当该项功能启用时，将会产生时钟中断和系统重置信号，即使APB 总线时钟关闭的情况下。

4.SDK中对应API功能

板级对应的头文件wdt.h

WDT看门狗在开发单片机中作用巨大，可以在程序出现死机的情况自动重启系统，而不需要手动操作。

为用户提供以下接口：

? wdt_init：配置看门狗参数，启动看门狗，不使用中断的话，将on_irq设置为NULL。返回值为看门狗实际超时时间，一般比设置的时间稍微大一些。

? wdt_start(0.6.0 后不再支持，请使用wdt_init)

? wdt_stop：关闭看门狗。

? wdt_feed：重置看门狗计时器，俗称喂狗。

? wdt_clear_interrupt：清除中断，如果在中断函数中清除中断，看门狗不会重启。

三、实验过程

本实验实现一个喂狗的过程，前面我们先在超时时间内进行喂狗，这样不会触发看门狗的中断处理函数，后面我们停止喂狗，触发我们定义的看门狗中断处理函数。

新建wdt文件夹，在文件夹下新建main.c文件

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include "wdt.h"
#include "sysctl.h"

#define WDT_TIMEOUT_REBOOT    1
/**
* Function       wdt0_irq_cb
* @brief         看门狗中断回调
* @param[in]     void
* @param[out]    void
* @retval        0
* @par History   无
*/
int wdt0_irq_cb(void *ctx)
{
    #if WDT_TIMEOUT_REBOOT     //这种情况下系统会重启
    printf("%s:The system will reboot soon!\n", __func__);
    while(1);
    #else         //这种情况下系统不重启，重置WDT状态
    printf("%s:The system is busy but not reboot!\n", __func__);
    wdt_clear_interrupt(WDT_DEVICE_0);
    #endif
    return 0;
}

/**
* Function       main
* @brief         主函数，程序的入口
* @param[in]     void
* @param[out]    void
* @retval        0
* @par History   无
*/
int main(void)
{
    /* 打印系统启动信息 */
    printf("system start!\n");
    /* 记录feed的次数 */
    int times = 0;

    /* 系统中断初始化 */
    plic_init();
    sysctl_enable_irq();

    /* 启动看门狗，设置超时时间为2秒后调用中断函数wdt0_irq_cb */
    int timeout = wdt_init(WDT_DEVICE_0, 2000, wdt0_irq_cb, NULL);

    /* 打印看门狗实际超时的时间 */
    printf("wdt timeout is %d ms!\n", timeout);
    
    while(1)
    {
        sleep(1);
        if(times++ < 10)
        {
            /* 打印feed的次数 */
            printf("wdt_feed %d times!\n", times);

            /* 重置看门狗的计时器，重新开始计时 */
            wdt_feed(WDT_DEVICE_0);
        }
    }
}

代码写好后，我们开始编译，注意：如果你编译过程中出现错误，可以先make clean掉之前生成的过程文件，重新生成

cd build
//注意这里的目标文件目录改成gpio，和刚才新建的文件夹名称一致
cmake .. -DPROJ=wdt  -G "MinGW Makefiles"
make

编译完成后，在build文件夹下会生成wdt.bin文件。

使用type-C数据线连接电脑与K210开发板，打开kflash，选择对应的设备，再将程序固件烧录到K210开发板上。

然后我们一起来看下实验现象，在停止喂狗之后，系统重启

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总结

看门狗的作用是当没有在设定的时间内喂狗，则系统会发送中断使系统强制重启，看门狗必须在系统正常运行的情况下喂狗，这样系统异常时就能够及时重启系统，看门狗的定时中断是实际超时时间的一半，需要在这个时间内喂狗。