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看门狗简介
看门狗通常用来提高系统的稳定性。当因为一些特殊的情况导致程序跑飞,或者运行逻辑错误,而没 有及时喂狗时,看门狗会将MCU重新复位,以达到自动从异常中恢复的效果。建议用户在所有应用中都使用看门狗,以提高系统稳定性。
AT32单片机有两个看门狗:看门狗(WDT)和窗口看门狗(WWDT):
看门狗(WDT):一个12位的递减计数器,当计数器从某个值递减到0的时候,系统会产生复位,如果在计数器递减到0之前刷新了递减计数器,那么就不会产生复位。
窗口看门狗(WWDT):一个7位的递减计数器,当计数器从某个值递减到0x3F的时候,系统会产生复位,如果在规定时间刷新了计数器(窗口时间内),那么就不会产生复位。
各个型号差异
各型号的窗口看门狗(WWDT)相同,程序兼容。
各型号的看门狗(WDT)基本功能相同,只是各个型号之间,可能去掉了更高级的窗口功能或者低功耗下可选的停止运行功能,其余功能相同并且程序兼容。
表1. 各型号看门狗(WDT)差异
√:表示支持该功能,且功能相同。
×:表示不支持该功能。
使用场景对比
看门狗(WDT)和窗口看门狗(WWDT)作为两种不同类型的看狗,有着不用的适用环境。
图1. WDT与WWDT使用场景对比
特点对比
图2. WDT与WWDT特点对比
看门狗WDT
寄存器访问
状态寄存器
看门狗功能位于两个不同的区域,寄存器部分位于1.2V电压域,计数逻辑部分位于VDD电压域,所以看门狗能够在SLEEP、DEEPSLEEP、STANDBY模式下运行。
对看门狗寄存器的写操作位于1.2V电压域,所以当写了寄存器之后,还需要将寄存器值同步到VDD电压域。每一个寄存器都有一个同步标志指示同步操作是否完成。每一次同步时间最多需要4个LICK时钟,大约125us。当写了寄存器之后对应的同步标志自动置1,当同步完成了之后标志自动清0,在同步标志清零之前,不允许再写此寄存器。
图3. 看门狗框图
RLDF:当该位为1时,表示重装载值的同步正在进行中;当为0时,表示该过程执行完成。
DIVF:当该位为1时,表示预分频器值的同步正在进行中;当为0时,表示该过程执行完成。
WINF:当该位为1时,表示窗口值的同步正在进行中;当为0时,表示该过程执行完成。
标志获取函数:
寄存器写保护
看门狗寄存器受到写保护,在写寄存器前需要先解锁写保护,写命令寄存器CMD=0x5555解锁写保护。当写一个其他值,将重新开启读保护。受读保护的寄存器如下表所示:
表2. 看门狗寄存器
寄存器解锁写保护函数:
时钟结构
图4. 看门狗时钟
看门狗计数器由LICK时钟驱动,经过8位的预分频器得到递减计数器时钟。LICK是内部RC时钟,其典型值为40kHz,范围为30kHz~60kHz之间(详情请见对应型号的数据手册)。所以超时时间也是在一定区间内,使用时应注意在超时时间配置上应该留有余量,如果需要获得较为精确的看门狗超时时间,可以先通过定时器测量出LICK频率,然后再根据实际的LICK频率计算超时时间。
通过寄存器DIV[2:0]配置配置不同的预分频值,可配置预分频值为4、8、16、32、64、128、256。
分频设置函数:
计数器
看门狗的计数器是一个12位的递减计数器,最大值为0xFFF。当开启看门狗后,计数值将从设定的值开始递减,当递减到0时,产生系统复位。
图5. 看门狗重载
计数值通过重载寄存器RLD设置,在分频值确定的情况下,该值的大小决定了看门狗复位的时间长 短,每当往命令寄存器WDT_CMD写入0xAAAA时,该寄存器的值便会更新到递减计数器中(此操作通常称为喂狗),喂狗的操作需要在计数器递减到0之前进行,不然会发生复位。
看门狗复位时间计算如下:
表3. 看门狗复位时间(LICK=40kHz)
重载值设置函数:
重载看门狗计数器(喂狗)函数:
窗口功能
当WIN[11:0]设置为非默认值(0xFFF)将开启窗口功能。当在计数值大于窗口值时重载计数器值将会产生系统复位,例如将WIN值设置成800时允许重载的窗口时间如下图所示。
图6. 窗口功能
窗口设置函数:
低功耗停止计数
看门狗能够在SLEEP、DEEPSLEEP、STANDBY模式下运行,用户可选择进入DEEPSLEEP、STANDBY模式后计数器是否停止计数,可由用户系统数据区中的nWDT_DEPSLP、nWDT_STDBY位配置。
如果设置了停止计数,当进入了DEEPSLEEP、STANDBY模式后,看门狗计数器停止递减,意味着看门狗在这两种低功耗模式下不会发生复位,当从这两种模式唤醒后,计数器从进入时的值继续递减。
图7. 低功耗停止计数功能
用户系统数据擦除函数:
用户系统数据配置函数:
低功耗停止功能使用示例:
启动看门狗
看门狗启动方式分为硬件启动和软件启动,当看门狗启动了之后不能被关闭,除非发生复位。
软件启动方式
向命令寄存器写入0xCCCC,启用看门狗。
看门狗软件使能函数:
硬件启动方式
硬件启动则需通过配置用户系统数据区的nWDT_ATO_EN位来实现,使能硬件看门狗后,看门狗将在上电复位后自动开始运行。
硬件启动看门狗使用示例:
使用方法
看门狗一般用于检测程序跑飞或者死循环,比如一个正常的程序运行完的时间是10ms,可以设置看门狗超时的时间为20ms,当程序运行完便立即进行喂狗操作,这样便不会产生复位,超过20ms还未喂狗时,说明产生了故障,此时会复位MCU。
例如:要设置WDT超时时间为20ms,那么可以设置预分频值为4,计数值为200
配置步骤:
1. 禁止寄存器写保护
2. 设置预分频值为4
3. 设置重载值为200
4. 启用看门狗
5. 在应用程序中重载计数器
窗口看门狗WWDT
窗口看门狗(WWDT)主要作用是用来检测软件逻辑是否按照预期执行,其喂狗时间是一个有上下范围内,可以通过相关的寄存器,设定其上限时间和下限时间,喂狗的时间不能过早也不能过晚(当递减计数器的值小于0x40,或者当递减计数器在窗口外被刷新时产生复位)。
时钟结构
图8. 窗口看门狗时钟
窗口看门狗时钟由APB1时钟分频而来,由于APB1_CLK的精确性,因此窗口看门狗时间精度很高。
APB1时钟先经过4096分频后,再送到预分频器,最后提供给7位递减计数器CNT[6:0]。可以配置不同的预分频值来获得不同的时钟,通过DIV[1:0]可配置预分频值取值范围为1、2、4、8。
分频设置函数:
计数器
窗口看门狗的计数器是一个7位的递减计数器,最大值为0x7F,当开启看门狗后,计数值将从设定的值开始递减,当递减到0x3F时,产生系统复位。
表4. 窗口看门狗复位时间(PCLK=72MHz)
计数值设置函数:
窗口功能
窗口的值(WIN[6:0])可以自由设定,最大值为(0x7F),最小值必须大于下窗口的0x40,所以取值范围为64~127(即:0x40~0x7F);只有当递减计数器的值小于等于窗口值时,才允许刷新递减计数器,否则将会产生复位。
为了便于喂狗,应用程序也可以利用重载计数器中断(RLDIEN)进行喂狗。当递减计数器到达0x40时,则产生中断,在相应的中断服务程序中重新设置计数器。
图9. 窗口功能
如上图所示当配置窗口值为0x4F时,不允许刷新的窗口为0x7F~0x50,允许刷新的窗口为0x4F~0x40。
重载标志清除函数:
重载标志获取函数:
重载中断使能函数:
窗口设置函数:
看门狗使能
设置WWDTEN=1使能窗口看门狗,当窗口看门狗被打开后不能被关闭,直到复位。为了避免使能看门狗后立即发生复位,在使能看门狗时,应该同时配置看门狗计数值。
窗口看门狗使能函数:
使用方法
窗口看门狗一般用于检测逻辑运行是否正常,比如一个正常的程序执行完的时间是10ms,当程序在10ms以前执行完说明出现了逻辑错误,可以设置看门狗窗口值为9ms,当程序在9ms以前进行喂狗时,说明程序产生了故障,此时会产生一个复位。
例如:当PCLK1=36MHz时,要设置WWDT超时时间为9ms,那么可以设置预分频值为4,总的分频为 4x4096=16384。计数值为127,窗口值为108,此时从计数值减到窗口值时间约为9.1ms。
所以允许喂狗时间为9.1~29.1ms,不允许喂狗时间为0~9.1ms。
配置步骤:
1. 开启窗口看门狗APB1时钟
2. 设置预分频值为4,总的分频为4096x4=16384
3. 设置窗口值为108
4. 启用看门狗
5. 在应用程序中重载计数器
备注:需要在0x3F<递减计数器<=窗口值执行
案例 看门狗WDT使用
功能简介
演示看门狗(WDT)功能使用。
资源准备
1) 硬件环境:
对应产品型号的AT-START BOARD
2) 软件环境
projectat_start_f4xxexampleswdtwdt_reset
注:所有project都是基于keil 5而建立,若用户需要在其他编译环境上使用,请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_xxxtemplates中各种编译环境(例如IAR6/7,keil 4/5)进行简单修改即可。
软件设计
1) 配置流程
初始化看门狗
在主程序中喂狗
2) 代码介绍
main函数代码描述
实验效果
正常运行时看门狗不会复位,当按下按键后,停止喂狗,导致MCU复位。
复位后,如果检查到是看门狗复位则LED4点亮,否则LED4不亮。
案例 窗口看门狗WWDT使用
功能简介
演示窗口看门狗(WWDT)功能使用。
资源准备
1) 硬件环境:
对应产品型号的AT-START BOARD
2) 软件环境
projectat_start_f4xxexampleswwdtwwdt_reset
注:所有project都是基于keil 5而建立,若用户需要在其他编译环境上使用,请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_xxxtemplates中各种编译环境(例如IAR6/7,keil 4/5)进行简单修改即可。
软件设计
1) 配置流程
初始化窗口看门狗
在主程序中喂狗
2) 代码介绍
main函数代码描述
实验效果
正常运行时窗口看门狗不会复位,当按下按键后,停止喂狗,导致MCU复位。
复位后,如果检查到是窗口看门狗复位则LED4点亮,否则LED4不亮。
来源:AT32 MCU 雅特力科技
审核编辑:汤梓红
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