前言
最近因为项目产品硬件设计有问题，导致设计的一款产品把硬件电源开关以及硬件系统复位功能去掉了。更严重的是，这产品已经开始生产了，硬件已经无法修改，所以软件必须上看门狗，否则设备死机或是异常后就只能拆设备拔电池复位了。
我们使用的MCU是普冉的PY32F030，这颗芯片在低功耗应用场景下，使用看门狗会有很多的问服务器托管网题和缺陷，需要非常注意，稍有不慎，就会出问题。
关于看门狗在低功耗场景下的应用，几个问题点可以提前思考一下：
- 看门狗是在中断中喂狗还是在主程序中喂狗比较好？
- 看门狗初始化可以放到时钟初始化之前么？
- 如果时钟死掉了，看门狗还能正常工作么？
- 低功耗深度休眠后还需要喂狗么？如果需要，要怎么设计？使用什么唤醒设备喂狗？
- 软件独立看门狗与硬件独立看门狗它们有什么区别？
- 在看门狗初始化之前系统异常了会怎样？
- 选项字节里开启硬件看门狗与软件代码开启有什么区别？
- 如果异常不可避免，有没一个地方可以缓存设备状态，系统异常复位后状态不被清除
(一)看门狗分类
看门狗的分类，根据实现方式的不同，可以分为软件看门狗和硬件看门狗：
- 软件看门狗：通过软件实现的一种机制，通常由系统中的软件来设置和管理
- 硬件看门狗: 嵌入在处理器或芯片中的专用硬件模块
根据使用方式的不同，又可以区分为独立看门狗和窗口看门狗
-
独立看门狗: 独立看门狗通常用于监控整个系统的运行状态，而不特定于某个任务或进程,当系统故障，死锁，无响应的时候，应用程序无法进行正常喂狗，看门狗超时从而产生复位。
-
窗口看门狗: 窗口看门狗更专注于监控特定任务或进程的运行状态，并在特定的时间窗口内完成。比如在某个任务中，它的执行时间要求非常高，可以使用窗口看门狗，它有一个时间窗口，如果太早喂狗和太晚喂狗，都会产生异常，正因为它喂狗时间有个时间窗口，所以才叫窗口看门狗。
我使用的普冉PY32F030系列MCU，它是32位Cortex-M0+的内核，里面带有一个独立看门狗IWDG和一个窗口看门狗WWDG。
其中，独立看门狗和窗口看门狗，还有软件和硬件的区别，主要差异是在看门狗的启动方式上不同。下面我们的介绍，主要针对独立看门狗。
(二)启动看门狗
看门狗的启动有多种方式：
- 通过接口设置启动
- 直接设置寄存器启动
- 设置选项字节启动
(1)通过接口设置
这里可以直接参考官方sample进行初始化：
IWDG_HandleTypeDef IwdgHandle;
HAL_Init();
/*##-3- Configure & Start the IWDG peripheral #########################################*/
IwdgHandle.Instance = IWDG;
IwdgHandle.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_32;//T=1MS
IwdgHandle.Init.Reload = (1000); //1ms*1000=1s
IwdgHandle.Init.Window = IWDG_WINDOW_DISABLE;
if(HAL_IWDG_Init(&IwdgHandle) != HAL_OK)
{
/* Initialization Error */
Error_Handler();
}
这里需要特别注意，因为IWDG是依赖于LSI时钟的，也就是在HAL_IWDG_Init 函数调用之前，必须先打开LSI时钟。
官方给的sample中，是在HAL_Init()中把LSI时钟打开了。当你把上面这段代码移植到你自己工程上，如果你LSI没有开启，或者是在HAL_IWDG_Init后面才开LSI时钟，你调用HAL_IWDG_Init就会一直失败，系统一直ERROR，整个MCU会启动不了。
(2)通过寄存器直接设置
直接往 IWDG_SR，IWDG_RLR，IWDG_KR三个寄存器地址写入对应的参数，使能IWDG
void init_wtd(void)
{
volatileu int32_t *IWDG_KR_ADDR = (volatileuint32_t *)0x40003000UL;
volatileu int32_t *IWDG_PR_ADDR = (volatileuint32_t *)0x40003004UL;
volatileu int32_t *IWDG_RLR_ADDR = (volatileuint32_t *)0x40003008UL;
*IWDG_KR_ADDR = 0x5555;
*IWDG_PR_ADDR = 0x03;
*IWDG_RLR_ADDR = 0xF40;
}
实际IWDG是有四个寄存器，还有一个IWDG_PR，它与前面一样，如果不初始化时钟，看门狗会启动不了，就算是设置了，看门狗也是不会启动。
如果要使能时钟，可以添加时钟设置语句：
SET_BIT(RCC->CSR, RCC_CSR_LSION);
直接设置寄存器有一个好处，就是在boot中， 因为对代码量要求比较高，可以比较精简的实现功能
(3)通过选项字节配置
MCU上内部有一个小的flash，里面有个FLASH user option，在这里面可以设置MCU的一些配置参数
这个参数是可以通过烧录器在烧录的时候就把参数配置进去，对于已经烧录的设备，可以通过写选项字节的方式把IWDG_SW置位或是清零。
void Option_config_NRST_to_gpio_hwwdg(void)
{
FLASH_OBProgramInitTypeDef OBInitCfg;
/* Reset服务器托管网 of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
/* 初始化flash擦写时间参数 */
HAL_FLASH_Init(FLASH_PROGRAM_ERASE_CLOCK_8MHZ);
/* 获取option bytes数据 */
HAL_FLASHEx_OBGetConfig(&OBInitCfg);
//配置Nreset为GPIO
if(((OBInitCfg.USERConfig & OB_RESET_MODE_GPIO) != OB_RESET_MODE_GPIO)||((OBInitCfg.USERConfig & OB_IWDG_SW) == OB_IWDG_SW))
{
/* 修改 USER(RESET , WWDG, IWDG) 配置值 , 注意一定要3个一起配置*/
OBInitCfg.OptionType = OPTIONBYTE_USER;
MODIFY_REG(OBInitCfg.USERConfig, (OB_RESET_MODE_GPIO|OB_WWDG_SW|OB_IWDG_SW), (OB_RESET_MODE_GPIO | OB_WWDG_SW | OB_IWDG_HW));
/* 启动option byte编程 */
HAL_FLASHEx_OBProgram(&OBInitCfg);
/* 产生一个复位，option byte装载 */
HAL_FLASH_OB_Launch();
}
}
通过选项字节配置了硬件看门狗之后，芯片会自动开启LSI时钟，这个时候，软件要关闭LSI时钟是关闭不了的。
软件独立看门狗与硬件独立看门狗的区别：
- 软件独立看门狗通过软件初始化，可以通过关闭时钟的方式把它关闭了
- 如果在设备上电到看门狗初始化之前系统异常了，看门狗是不生效的，这种情况比较多的出现在软件初始化的时候异常卡死。
- 硬件独立看门狗通过烧录器烧录的时候配置，或者是通过软件程序，修改选项字节里面参数进行修改
- 硬件独立看门狗一但配置上，它从上电的时候就会开始生效，停止不了，除非重新修改配置项参数。
- 硬件独立看门狗开启之后，LSI时钟会自动开启，并且关闭不了。
(三)休眠唤醒喂狗
在低功耗设备中，MCU更加多的时候是在深度睡眠的模式，以达到省功耗的目的。在深度休眠模式下，看门狗还是在正常运行的。
也就是说，在深度休眠模式下，还是需要定时唤醒设备进行喂狗，喂完狗之后，设备再重新进入休眠。
(1)常规方式
官方补充文档上有介绍，在PY32F030、PY32F003、PY32F002A系列上，在休眠前，需要进行下面几个操作:
- 关闭非唤醒源中断
- 关闭系统滴答 HAL_SuspendTick();
- 保证RTC稳定 while(RTC->DIVL
实际在使用的时候，我们比较常用的方式是，使用RTC的秒中断，在休眠的时候，每秒唤醒一下设备，然后进行喂狗操作，最后再休眠下去。
(2)异常情况
实际测试的时候发现，在普冉030使用RTC唤醒喂狗的方式，随着时间的推移，设备会出现异常导致看门狗复位。
我们升级五百台设备，24小时内，会有几台设备偶尔出现该问题，36小时后，大部分的设备基本上都会出现这个异常。
普冉官方的解释是，它们RTC作为唤醒源确实是会存在这个问题，没有好的解决方案，只能是改用LPTIM来做唤醒源。出现这类问题的根本原因是如果休眠的stop指令与唤醒源中断同一时间触发，那么他们芯片就会挂死。
实际使用的时候，使用LPTIM的方式，还是会存在上面的内容，只是出现的概率会比较低而已。
(3)补救方案
上面的异常情况，是设备在产线上才发现的，那要怎么解？客户肯定也是接受不了这种频繁重启的情况，特别是在低功耗设备上。
最后的方式是将RAM进行分区，分出一个IRAM2区，将一些状态位保存在IRAM2区，该区启动的时候不进行初始化，看门狗复位的时候，该区的数据也不会被清除掉。
如果是检测到看门狗异常导致的复位，可以通过保存在状态位信息恢复到复位前的状态。
使用IRAM2区不初始化的方式需要注意一点：如果程序分为boot和app两个部分，需要在boot和app上同时设置该区域，否则可能在boot运行阶段，IRAM2区的数据就被清除掉了。
结尾
针对普冉PY32F030 MCU，如果要使用独立看门狗，需要注意几点：
- 最好是在烧录的时候就直接配置启动硬件看门狗
- 不要使用RTC作为休眠唤醒源进行喂狗
- 最好预留一个IRAM分区，以备不时之需
有些坑，没踩之前并不知道这是一个坑，对于做嵌入式应用软件的工程师而言，他并不知道芯片设计上会存在什么样的缺陷。
如果一颗芯片，价格比别人便宜很多倍，那么在使用的时候就需要特别注意了，为啥它可以做到这么便宜？是不是哪里有坑我们不清楚？就算时间再紧急，最好也要小批量试产之后才能批量使用。
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