“看门狗”VS“打狗棒”,谁胜谁负?

Posted 2023-03-03 strongerHuang

关注+星标公众号，不错过精彩内容

作者 | 李工

来源 | MCU研究实验室

前面的文章《MCU抗干扰能力有多强，3万伏能扛住吗？》，有人说没死机的CW32用了看门狗？

为了公平起见，所有的MCU使用的是同一个工程程序（不同的MCU，时钟和GPIO的配置略有不同，使用宏定义区分MCU），除了使用滴答时钟和基本GPIO操作外，没有任何抗干扰手段，全靠MCU内部自身的抗干扰能力进行的测试。结果，只有芯源CW32 MCU没有彻底死机外，其它均有死机现象。

这种死机现象，在我们实际开发产品时，是禁止发生的。为了对付这种干扰，除了硬件上有些技术对策，那软件上又有些什么呢？

当然是我们最熟悉的看门狗了。“看门狗”这个神器在“古老的年代”51时期，那是没有的，需要在外面加一个“昂贵”的芯片来实现。当然，现在新时代，所有的ARM MCU基本上都标配了看门狗外设。

CW32在抗干扰测试时，也偶有自身复位现象。当然如果我们增加了看门狗抗干扰技术，那设计出来的产品不是更稳定吗！

看门狗是啥呢，我们来看一下，CW32芯片的用户手册，关于看门狗的介绍。

这里我们就不详细展开其内容了。直接来看核心代码。

//系统时钟配置为48M HSI倍数
#include "main.h"
#include "cw32f030_gpio.h"


//GPIOA端口
#define SEGA GPIO_PIN_10
#define SEGB GPIO_PIN_9
#define SEGC GPIO_PIN_8


//GPIOB端口
#define SEGD GPIO_PIN_14
#define SEGE GPIO_PIN_15


//GPIOA端口
#define SEGF GPIO_PIN_11
#define SEGG GPIO_PIN_12


//GPIOB端口
#define SEGDP GPIO_PIN_13


//num:需要显示的数字，no:0显示左边数码管，1显示右边数码管
void SEG_DisplayNum(unsigned int num, unsigned int no)

    GPIO_WritePin(CW_GPIOA,0xffff,GPIO_Pin_RESET);//关段码、位码
    GPIO_WritePin(CW_GPIOB,0xffff,GPIO_Pin_RESET);//


switch(num) //开断码
    
case 0: //ABCDEF
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);
break;        
case 1: //BC
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGB|SEGC,GPIO_Pin_SET);
break;        
case 2: //ABDEG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGG,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);
break;        
case 3: //ABCDG            
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET);      
break;
case 4://BCFG
             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGF|SEGB|SEGC|SEGG,GPIO_Pin_SET);         
break;
case 5://ACDFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET);              
break;
case 6: //ACDEFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);   
break;
case 7: //ABC
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC,GPIO_Pin_SET);
break;
case 8: //ABCDEFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET); 
break;
case 9: //ABCDFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET); 
break;
case 10: //DP 显示DP  
           GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGDP,GPIO_Pin_SET); 
break;
default:
break;          
    
if(no==1)
        PB12_SETHIGH();//开位码
else
        PB11_SETHIGH();//开位码



void RCC_Configuration(void)

/* 0. HSI使能并校准 */
  RCC_HSI_Enable(RCC_HSiosC_DIV6);


/* 1. 设置HCLK和PCLK的分频系数　*/
  RCC_HCLKPRS_Config(RCC_HCLK_DIV1);
  RCC_PCLKPRS_Config(RCC_PCLK_DIV1);


/* 2. 使能PLL，通过PLL倍频到64MHz */
  RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000, 6);     // HSI 默认输出频率8MHz


  __RCC_FLASH_CLK_ENABLE();
  FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_3);   


/* 3. 时钟切换到PLL */
  RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);
  RCC_SystemCoreClockUpdate(48000000);  





void GPIOInit(void)
  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;


  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();


//数码管断码位码 IO初始化
  GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE; //LED1 
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);  


  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;
  GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);   





int main()

unsigned long i;
unsigned int num=0;


  IWDT_InitTypeDef IWDT_InitStruct = 0;  


for(i=0;i<60000;i++);   //上电延时


  RCC_Configuration(); //时钟配置
  GPIOInit();           //数码管GPIO初始化


//使用独立看门狗功能   
  CW_SYSCTRL->APBEN1_f.IWDT = 1U;    //使能IWDT模块
  IWDT_InitStruct.IWDT_ITState = ENABLE;
  IWDT_InitStruct.IWDT_OverFlowAction = IWDT_OVERFLOW_ACTION_INT;   //溢出后产生中断不复位
  IWDT_InitStruct.IWDT_Pause = IWDT_SLEEP_PAUSE;
  IWDT_InitStruct.IWDT_Prescaler = IWDT_Prescaler_DIV4;
  IWDT_InitStruct.IWDT_ReloadValue = (IWDT_FREQ >> 2) / 1000 * 280 - 1;  // 由于IWDT的时钟为RC10K, 设置为280实际溢出时间为256ms左右
  IWDT_InitStruct.IWDT_WindowValue = 0xFFF;
  IWDT_Init(&IWDT_InitStruct);
  IWDT_Cmd();


  __disable_irq(); 
  NVIC_EnableIRQ(WDT_IRQn);
  __enable_irq();  




while(1)
  
      num++; //一个循环，数据加1
if(num>=100)num=0; //限数0-99


      SEG_DisplayNum(num/10,0);  //显示数据十位
for(i=0;i<60000;i++);   //延时


      SEG_DisplayNum(num%10,1);  //显示数据个位
for(i=0;i<60000;i++);   //延时
       IWDT_Refresh();  //喂狗


      SEG_DisplayNum(num/10,0);  //显示数据十位
for(i=0;i<60000;i++);   //延时    
      IWDT_Refresh();  //喂狗


      SEG_DisplayNum(num%10,1);  //显示数据个位
for(i=0;i<60000;i++);   //延时




      SEG_DisplayNum(num/10,0);    //显示数据十位  
for(i=0;i<60000;i++);   //延时
      IWDT_Refresh();  //喂狗


      SEG_DisplayNum(num%10,1);  //显示数据个位
for(i=0;i<60000;i++);   //延时
      IWDT_Refresh(); //喂狗
  



//CW32看门狗中断函数
void WDT_IRQHandler(void)

unsigned int j;


if(CW_IWDT->SR & IWDT_SR_OV_Msk) 
   //独立看门狗溢出发生    
    IWDT_ClearOVFlag(); /*清除标志 */


while (1)
    
        SEG_DisplayNum(10,1); //显示右测数码管的小数点位


for(j=0;j<60000;j++);
for(j=0;j<60000;j++);
for(j=0;j<60000;j++);
for(j=0;j<60000;j++);
for(j=0;j<60000;j++);
for(j=0;j<60000;j++);


        __NVIC_SystemReset();  //软件复位，系统重新运行。
    
  

这里的代码与前面代码不同，我们使用官方标准库来重新编写。其中数码管的动态扫描没有使用滴答时钟，而是在主程序中直接用延时来完成。区别于之前的代码，我们增加了独立看门狗的功能。看门狗的喂狗操作在MAIN函数的大循环里，数码管的动态扫描中实现。

当程序发生死机时，MAIN函数的大循环将暂停运行，数码管随机显示最近一次数值，不进行动态扫描，所以，只有一位数码管显示。同时，喂狗暂停。

看门狗的代码配置为产生中断不复位。与STM32不同，看门狗可以停止复位，先进中断。因此，当看门狗时间到，进入看门狗中断函数WDT_IRQHandler()中，在中断函数中，将右则数码管小数点显示出来，并进行软件复位。这样通过小数点显示再判断看门狗事件的发生。

除了看门狗复位，还有一种软件复位方式。当MCU发生硬件失效时，会进入Hardfault中数函数。Hardfault是优先级别为-1的固定类型中断，无需初始化设置。常常在MCU死机时，不知明的会进入Hardfault中断。因此，在Hardfault中断函数中，添加软件复位功能也是一种防死机现象的方法。

Hardfault中断函数中代码如下：

void HardFault_Handler(void)

  /* USER CODE BEGIN HardFault_IRQn */


    unsigned int j;
  /* USER CODE END HardFault_IRQn */
  while (1)
  
    /* USER CODE BEGIN W1_HardFault_IRQn */
    while (1)
    
        SEG_DisplayNum(10,0);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);


        __NVIC_SystemReset();
    
    /* USER CODE END W1_HardFault_IRQn */
  

接下来的两个视频，来看下添加抗干扰手段的运行测试。

▲测试视频

▲测试讲解

这就是CW32关于看门狗的一个介绍。

CW32芯片本身在内部设计的时候充分考虑了各种ESD抗干扰手段，所以即使软件上不加任何软件抗干扰处理，它自身已经有比较强的抗干扰能力了。然后，所以我们做实验的结果，没有STM32那么明显，就是加看门狗和不加看门狗都没那么明显，它本身就可以扛得住各种干扰了。

但是，一个规范性的程序，一个可靠性的软硬设计都非常重要。建议用户在产品开发的时候，还是应该把看门狗功能加上去。因为外面可能有雷击，有各种电网的波动，各种意外。那么当意外发生的时候，MCU不能死机，但可以复位，可以重新运行，不能死锁。所以我们要养成良好的编程习惯，养成良好的产品设计思维，要把我们抗干扰这个手段加上去，这也是我们给大家一直来做这个抗干扰实验的一个目的和意义所在。