MSP430單片機(jī)看門狗面面觀
以MSP430F2274為例。其中匯編實現(xiàn)采用的是IAR匯編,CCE匯編實現(xiàn)稍作修改即可。
1. 看門狗有三種工作模式:停止模式,計時器模式,看門狗模式。
2. 其中后兩種模式可以選擇的時鐘源有:SMCLK和ACLK。
3. 在使用后兩種模式時候要注意單片機(jī)所處的狀態(tài)下看門狗能否工作,如單片機(jī)處在LPM3時候只有ACLK時鐘,處在LPM4下,沒有時鐘可以使用。
4. 看門狗模式的使用方法:當(dāng)看門狗計數(shù)溢出時,程序復(fù)位。在程序中開啟看門狗,在計數(shù)溢出前清空看門狗,或重置看門狗,以使其重新計數(shù)。若程序跑飛,看門狗可能沒有被清空或重置,就會溢,使程序復(fù)位。
5. 在MSP430F2274中,看門狗模式下可以計時最長為1s,若需要以更長的時間復(fù)位,可采取的方法,使用其他計數(shù)器,計數(shù)滿后執(zhí)行((void (*)())RESET_VECTOR)();或計數(shù)滿后往看門狗控制寄存器寫個錯誤值或執(zhí)行一條無效命令:如((void (*)())0x170)();0x170是外圍模塊的一個地址,不可能是一個函數(shù)地址,所以執(zhí)行此句將使程序復(fù)位。
停止模式:關(guān)閉看門狗
C語言實現(xiàn):WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD
匯編語言實現(xiàn):mov.w #WDTPW+WDTHOLD,&WDTCTL
計時器模式:作為一個計時器使用,計數(shù)器滿產(chǎn)生中斷時執(zhí)行看門狗中斷函數(shù)。
C語言實現(xiàn):
主程序中:開啟看門狗計時器,如:WDTCTL = WDT_MDLY_8;或WDTCTL = WDT_ADLY_250;等
看門狗中斷函數(shù)為:
#pragma vector=WDT_VECTOR
__interrupt void wATchdog_timer(void)
{
//..................................
}
匯編語言實現(xiàn):
開啟看門狗計時器,如:
mov.w #WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTIS0 ,&WDTCTL
或 mov.w #WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS0 ,&WDTCTL等
中斷向量表中的看門狗中斷向量:
ORG 0FFF4h ;msp430f2274的看門狗中斷地址
DW RESET ;程序開始處以REST作為標(biāo)號
看門狗中斷函數(shù):
WDT_ISR
;....................
reti
看門狗模式:計數(shù)溢出時,執(zhí)行復(fù)位中斷函數(shù)。
C語言實現(xiàn):
清看門狗:WDTCTL = WDTPW+WDTCNCTL;
設(shè)置看門狗:WDTCTL = WDT_MRST_0_5;
或WDTCTL = WDT_ARST_1000;等
匯編語言實現(xiàn):
中斷向量表中的復(fù)位向量:
ORG 0FFFEh ;msp430f2274的復(fù)位地址
DW RESET ;程序開始處以REST作為標(biāo)號
清看門狗:mov.w #WDTPW+WDTCNCTL,&WDTCTL
設(shè)置看門狗:
mov.w # WDTPW+WDTCNTCL+WDTIS1 ,&WDTCTL
mov.w # WDTPW+WDTCNTCL+WDTSSEL,&WDTCTL;等
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關(guān)于喂狗
喂狗,也就是在看門狗定時器溢出之前對其進(jìn)行清零的操作。
網(wǎng)上和書里對喂狗的介紹不多,大部分都只說使用“WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL;”即可。一般使用起來沒什么問題,但是當(dāng)不使用默認(rèn)的看門狗時鐘源和分頻系數(shù)之后,問題就來了。(以G2XXX系列,SMCLK=1M,ACLK=32K為例)直接使用“WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL;”喂狗之后,看門狗就被重置成復(fù)位狀態(tài),看門狗復(fù)位時間就變成了32ms,如果遠(yuǎn)小于你的喂狗時間,程序就沒法正常工作了,典型表現(xiàn)為定時重新啟動。仔細(xì)查看WDTCTL寄存器之后,就能發(fā)現(xiàn)問題。
要正確喂狗最好的辦法就是不改變原有看門狗配置的情況下將WDTCNTCL置1。這樣看來,簡單的就是“WDTCTL |= WDTPW + WDTCNTCL;”,其中需要注意的是WDTPW位讀出來是0x69,而需要寫入的是0x5A,實際上0x69|0x5A=0x7B,這就造成了在喂狗的時候,密碼錯誤造成單片機(jī)重啟。所以正確的喂狗語句就初始化看門狗的語句。當(dāng)然如果想使用通用的喂狗語句,“WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL + (WDTCTL & 0x00FF);”應(yīng)該是最正確的(其中(WDTCTL & 0x00FF)是用來獲取看門狗配置的)。
不過430頭文件已經(jīng)很清新了,喂狗一般直接加上時間(頭文件里面都處理過了)。
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MSP430單片機(jī)之看門狗的作用
看門狗定時器是一個計數(shù)器,基本功能是在發(fā)生軟件問題和程序跑飛后使系統(tǒng)重新啟動??撮T狗計數(shù)器正常工作時自動計數(shù),程序流程定期將其復(fù)位清零,如果系統(tǒng)在某處卡死或跑飛,該定時器將溢出,并將進(jìn)入中斷。在定時器中斷中執(zhí)行一些復(fù)位操作,使系統(tǒng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài),即在程序沒有正常運(yùn)行期間,如期復(fù)位看門狗以保證所選擇的定時溢出歸零,使處理器重新啟動。
1. 看門狗問題及相關(guān)實驗
現(xiàn)今市面上流行的一些單片機(jī),多嵌有內(nèi)部WDT,如TI的MSP430系列,Philips的P87XXX和P89XXX系列,Microchip的PIC列,Atmel的AT89SXX系列和Holtek公司的Htxxx系列。但是這些內(nèi)部看門狗在工作時,多存在一定的誤差。一些工程師在設(shè)計的過程中,由于忽略了這一點,導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)異常。MSP430系列單片機(jī)是美國德州儀器公司(TI)近幾年開發(fā)的新一代單片機(jī),該系列是一款16位、具有精簡指令集、超低功耗的全新概念混合型單片機(jī)。在眾多單片機(jī)系列中,由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段,已成為一顆耀眼的新星。其內(nèi)部自帶看門狗及復(fù)位電路,理論上如果程序跑飛,可用看門狗將其復(fù)位。但在實際使用過程中,發(fā)現(xiàn)看門狗的作用并非萬無一失,以下實驗證明了這一點。
實驗電路如圖1所示。
實驗程序清單:
#include
void main(void){
P1DIR l=0x07; //設(shè)置P1.0~P1.2為輸出
for(;;){
volatile unsigned int i;
WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL; //復(fù)位WDT計數(shù)器
P1OUT ^= 0x07; //P1.0~P1.2相互異或
i=5000; //延時
do(i--);
while(i != 0);
}
}
上述實驗啟動后,如果程序正常運(yùn)行,LED會閃爍。缺省時,MSP430的看門狗是允許狀態(tài),所運(yùn)行的程序會不斷地訪問看門狗。理論上,這個系統(tǒng)是不會發(fā)生啟動失敗的,因為即使啟動失敗,看門狗也應(yīng)該在數(shù)百毫秒內(nèi)啟動,復(fù)位整個系統(tǒng)。基于這種思想,對單片機(jī)的復(fù)位進(jìn)行測試。K2斷開,用K1連續(xù)產(chǎn)生。Reset信號,測試看門狗使系統(tǒng)重啟的成功率。K2閉合,則reset端高電平,理論上K1不能有效產(chǎn)生復(fù)位脈沖,觀察看門狗是否起作用。
2. 實驗結(jié)果與分析
實驗結(jié)果如下:K2斷開,連續(xù)開關(guān)K1,上電重啟系統(tǒng),平均155次失敗1次(LED不閃),即看門狗失效概率0.6%;K2閉合,連續(xù)開關(guān)K1,平均18次失敗1次(LED不閃),且一旦失敗,將連續(xù)失敗下去,看門狗無效率占到了約5.5%。
另外,當(dāng)采用同樣具有內(nèi)置看門狗的其他系列單片機(jī)替代實驗中的MSP430,啟動程序段作相應(yīng)修改時,實驗結(jié)果仍大致相同,這說明具有內(nèi)置看門狗的單片機(jī)面臨的問題是相同的。經(jīng)分析可能有如下原因:
① 由于看門狗的時鐘不獨(dú)立,計數(shù)時鐘與系統(tǒng)為同一分頻鏈路,因此看門狗不能在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時有效運(yùn)作。
② 由于時鐘可用軟件設(shè)置,啟動失敗時,開機(jī)時鐘可能處于空檔,沒有時鐘看門狗不能生效。
③ 有些看門狗需要用軟件設(shè)置或啟動,因此啟動失敗后,初始化程序沒有激活,CPU可能跳轉(zhuǎn)到隨機(jī)代碼,使看門狗被禁止。這樣的看門狗是需要有可靠的上電復(fù)位作保證的,因此,從理論上講,原設(shè)計存在著不合理性?;谏鲜龇治觯捎闷饪撮T狗專用芯片TPS3823由獨(dú)立的分頻振蕩電路提供計數(shù)脈沖。實驗電路如圖2所示。
上述電路中,TPS3823輸出定時溢出信號給Reset端。程序段中,CPU要不斷地通過I/O口輸出喂狗信號,使看門狗計數(shù)器清零。在此電路中重復(fù)上述試驗中K1、K2的相同動作,系統(tǒng)重啟成功率達(dá)到100%。
結(jié) 語
未來的內(nèi)置看門狗必須有獨(dú)立可靠的時鐘。系統(tǒng)上電后,看門狗即為允許狀態(tài),無需軟件設(shè)置,它只能被外部硬件跳線或內(nèi)部熔絲(fuse)所禁止。目前,如果要求設(shè)計可靠性較高的嵌入式系統(tǒng),外置看門狗是必須考慮的。內(nèi)置看門狗的另一問題是系統(tǒng)復(fù)位后,程序應(yīng)判斷是由Reset端正常上電復(fù)位,還是程序跑飛看門狗所致,由此確定現(xiàn)場數(shù)據(jù)是否應(yīng)該保留。這也是在看門狗應(yīng)用中所應(yīng)考慮的。
擴(kuò)展閱讀:看門狗定時器是什么?
編輯:admin 最后修改時間:2018-05-18