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第26章 独立看门狗定时器-IWDT
本章目标
- 了解A6M5处理器的看门狗定时器及其工作原理;
- 学会使用RASC配置看门狗定时器,使用其接口函数;
26.1 RA6M5的WDT外设
26.1.1 WDT的特性
IWDT (Independent Watchdog Timer)由一个14位的向下计数器组成,可以将应用程序从错误中恢复处理(比如重启系统)。应用程序必须在允许的计数窗口内进行刷新计时器,如果计数器下溢了,IWDT将复位MCU或生成不可屏蔽中断(NMI)。
瑞萨RA6M5处理器的看门狗定时器的特性见下表:
独立看门狗的时钟源是一个独立的时钟IWDTCLK,PCLKB最大的时钟频率是15kHz,可以使用RASC在BSP中设置IWDTCLK的分频系数。
26.1.2 IWDT的系统框图
IWDT的系统框图如下图所示:
26.1.3 IWDT和WDT的异同
- 差异点
瑞萨RA6M5的独立看门狗(IWDT)与看门狗(WDT)的不同点如下:
- 时钟源不一样,WDT使用外部时钟电路作为时钟源,而IWDT自带时钟源;
- WDT有寄存器启动和自启动两种模式,IWDT只有自启动这一种模式;
- 相同点
独立看门狗(IWDT)与看门狗(WDT)也有很多相似点,主要如下:
- 都可以选择复位的范围(窗口值);
- 都可以设置在睡眠模式下是否启动;
- 都可以设置NMI中断和复位重启;
26.1.4 IWDT的工作原理
- 超时时间计算
以IWDTCLK=15kHz为例,假设对IWDT进行了以下配置:
- 分频系数位256
- 超时时间周期为2048cycles
那么IWDT的超时时间为:
- 运行状态分析
在“Option Function Select Register 0”寄存器中,对于IWDT有一个模式选择位[OFS0.IWDTSTRT]:它被写为0时,IWDT的自动启动模式被使能;写为1就是关闭IWDT的计数。
只有在复位状态下,以下对IWDT在OFS0中的设置才会有效:
- 配置OFS0.IWDTCKS[3:0]来配置IWDT的时钟分频系数;
- 配置OFS0.IWDTRPSS[1:0]和OFS0.IWDTRPES[1:0]来设置IWDT的窗口监测始末位置;
- 配置OFS0.IWDTTOPS[1:0]来设置IWDT的超时周期值cycles;
- 配置OFS0.IWDTRSTIRQS来使能IWDT的重置输出和中断请求;
当复位状态结束后,IWDT的计数器将会立刻向下计数。在RA6M5的用户手册中展示了一个IWDT的窗口刷新例图:
总结下来就是:
- 在窗口期内刷新看门狗会让IWDT计数器重新计数且不会触发任何事件或中断;
- 在没有到窗口期起始位置刷新会触发刷新错误事件,并触发NMI中断;
- 在超过窗口结束位置但是计数没有溢出期间刷新,会触发刷新错误事件,并触发NMI中断;
- 如果IWDT计数溢出了,会触发技术溢出事件,触发NMI中断;
也就是说,如果使用了窗口监测,只有在窗口期刷新定时器才会让系统正常运行,否则都会触发NMI中断。
26.2 IWDT模块的使用
26.2.1 模块配置
- 添加IWDT Stack
在FSP的Stacks中添加IWDT模块的步骤如下图所示:
- 在BSP中配置IWDT
从前文对IWDT的工作原理分析中可以看到,对于IWDT的所有操作都是在OFS0寄存器中进行配置的,而OFS0是在BSP板块里面的“RA6F5 Family”中,如下图所示:
- Start Mode Select:IWDT启动模式选择
1.1 IWDT is automatically activated after a reset (Autostart mode)(自启动)
1.2 IWDT is Disabled
- Timeout Period:IWDT计数周期值
1.1 128 cycles
1.2 512 cycles
1.3 1024 cycles
1.4 2048 cycles
- Dedicated Clock Frequency Divisor:IWDT时钟分频系数(1/16/32/64/128/256),默认128;
- Window End Position:窗口监测结束位置,默认0%,没有结束位置
- Window Start Position:窗口监测开始位置,默认100%,没有开始位置
- Reset Interrupt Request:选择使能触发复位的中断请求(NMI或Reset)
- Stop Control:停止对WDT控制的条件
1.1 Stop counting when in Sleep, Snooze mode, or Software Standby
1.2 Counting continues (Note: Device will not enter Deep Standby Mode when selected. Device will enter Software Standby Mode)
如果用户选择使用了NMI中断,还需要去RASC的Stacks中找到IWDG Stack模块,设置NMI的中断回调函数名,如下图所示:
26.2.2 配置信息解读
在RASC中配置IWDT并生成工程后,会在hal_data.c中生成结构体全局常量g_iwdt,它被用来表示IWDT设备,代码如下:
const wdt_instance_t g_wdt =
{
.p_ctrl = &g_iwdt_ctrl,
.p_cfg = &g_iwdt_cfg,
.p_api = &g_wdt_on_iwdt
};
- p_ctrl:iwdt_instance_ctrl_t类型指针成员,用来记录设备状态,记录一些重要信息(比如回调函数);
- p_cfg:指向IWDT的配置结构体,这个结构体的数值来自在RASC中对IWDT的配置,代码如下:
const wdt_cfg_t g_iwdt_cfg =
{
.timeout = 0,
.clock_division = 0,
.window_start = 0,
.window_end = 0,
.reset_control = 0,
.stop_control = 0,
.p_callback = nmi_callback,
};
- p_api:指向了一个wdt_api_t结构体,这个结构体在r_iwdt.c中实现,它封装了IWDT设备的接口函数,代码如下:
const wdt_api_t g_wdt_on_iwdt =
{
.open = R_IWDT_Open,
.refresh = R_IWDT_Refresh,
.statusGet = R_IWDT_StatusGet,
.statusClear = R_IWDT_StatusClear,
.counterGet = R_IWDT_CounterGet,
.timeoutGet = R_IWDT_TimeoutGet,
.callbackSet = R_IWDT_CallbackSet,
};
26.2.3 中断回调函数
在RASC中配置了IWDT的中断回调函数名字,会在hal_data.h中服务器托管网声明此回调函数:
#ifndef nmi_callback
void nmi_callback(wdt_callback_args_t * p_args);
#endif
用户需要实现这个回调函数,例如:
void nmi_callback(wdt_callback_args_t * p_args)
{
(void)p_args;
}
26.2.4 API接口及其用法
前文已经说过,在FSP库函数中是使用wdt_api_t结构体来封装IWDT的操作方法,原型如下:
typedef struct st_wdt_api
{
fsp_err_t (* open)(wdt_ctrl_t * const p_ctrl, wdt_cfg_t const * const p_cfg);
fsp_err_t (* refresh)(wdt_ctrl_t * const p_ctrl);
fsp_err_t (* statusGet)(wdt_ctrl_t * const p_ctrl, wdt_status_t * const p_status);
fsp_err_t (* statusClear)服务器托管网(wdt_ctrl_t * const p_ctrl, const wdt_status_t status);
fsp_err_t (* counterGet)(wdt_ctrl_t * const p_ctrl, uint32_t * const p_count);
fsp_err_t (* timeoutGet)(wdt_ctrl_t * const p_ctrl,
wdt_timeout_values_t * const p_timeout);
fsp_err_t (* callbackSet)(wdt_ctrl_t * const p_api_ctrl,
void (* p_callback)(wdt_callback_args_t *),
void const * const p_context,
wdt_callback_args_t * const p_callback_memory);
} wdt_api_t;
瑞萨在r_iwdt.c中实现一个wdt_api_t结构体,IWDT和WDT共用一套操作接口,读者请参考《25.2.4 API接口及其用法》了解这些函数的用法。
26.3 独立看门狗定时器实验
26.3.1 设计目的
让用户学会使用瑞萨RA6M5的IWDT,并观察是否刷新看门狗的现象。
26.3.2 硬件连接
本实验会用到板载串口和按键,请读者参考前文配置。
26.3.3 驱动程序
- 初始化IWDT
调用open函数即可初始化IWDT,并启动它,代码如下:
void IWDTDrvInit(void)
{
fsp_err_t err = g_iwdt.p_api->open(g_iwdt.p_ctrl, g_iwdt.p_cfg);
assert(FSP_SUCCESS == err);
}
- 刷新IWDT
刷新IWDT比较简单,直接调用其refresh函数即可:
void IWDTDrvRefresh(void)
{
fsp_err_t err = g_iwdt.p_api->refresh(g_iwdt.p_ctrl);
assert(FSP_SUCCESS == err);
}
- NMI中断回调函数
在RASC中使能了IWDT的NMI中断,需要自己实现NMI回调函数,代码如下:
__WEAK void DataSaveProcess(void)
{
}
void nmi_callback(wdt_callback_args_t * p_args)
{
(void)p_args;
printf("rnWarning!Do your most important save working!!rn");
DataSaveProcess();
}
- 按键刷新定时器
在按键消抖处理后,刷新看门狗定时器,代码如下:
void KeyProcessEvents(void)
{
struct IODev *ptLedDev = IOGetDecvice("UserLed");
struct IODev *ptKeyDev = IOGetDecvice("UserKey");
ptLedDev->Write(ptLedDev, ptKeyDev->Read(ptKeyDev));
IWDTDrvRefresh();
}
26.3.4 测试程序
在本次实验中,初始化了各个外设后,主循环中不用做任何事情,所有的操作都是在中断中完成的:
- 按键中断
- 滴答定时器消除按键抖动
- NMI中断处理用户的紧急事件
测试函数代码如下:
void IWDTAppTest(void)
{
SystickInit();
UARTDrvInit();
struct IODev *ptdev = IOGetDecvice("UserKey");
if(NULL != ptdev)
ptdev->Init(ptdev);
ptdev = IOGetDecvice("UserLed");
if(NULL != ptdev)
ptdev->Init(ptdev);
IWDTDrvInit();
while(1)
{
/* The code that is watched by iwdt */
}
}
26.3.5 测试结果
将编译出来的二进制可执行文件烧录到板子上并运行,如果不按按键的话会得到例如下图这样的打印信息:
本章完
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