STC15W201S系列单片机 实现外部电路的软件看门狗程序设计

Posted 2022-12-05 雾里赏花

本人目前是一个普通一本刚升大四的的实习生，实习岗位是嵌入式软件开发。
随手记录总结一下实习项目经验。

目的：用STC15W201S实现对外部主芯片电路的看门狗（以下统称外部看门狗）；同时确保自身稳定，也设计自身的看门狗程序（以下统称内部看门狗）。

描述：外部主芯片定时向STC15W201S的引脚P3.3发送STATUS1脉冲信号，STC15W201S检测信号，若超过一段时间未检测到脉冲信号，通过引脚P1.0发送POWERCONTROL长脉冲信号给电源将其断电重启。

实现：主芯片每6s发送一个500ms的高电平喂狗脉冲信号，考虑某些意外因素和项目考虑，看门狗设计成每30s判断一次该30s内喂狗脉冲次数，大于等于4次则说明主芯片正常，否则为不正常；若超过3分钟的不正常状态，则发送60s的低电平信号重启电源。

思路：外部看门狗，由于引脚P3.3为外部中断1的引脚，可以用中断和定时器来判断发过来的脉冲信号是否为喂狗信号。内部看门狗则使用芯片自带的看门狗寄存器功能。

下图为STC15W201S系列单片机引脚图：
（图像取自STCMCU官网文档）

本项目所需的内容不多
由于该单片机有两个定时/计数器T0和T2，作为定时器，T0有4种工作方式选择，T2只有一种（16位自动重装载）。本模块只需要T0和T2都用16位自动重装载，T0用于累计计算外部看门狗脉冲长度，T2用于内部看门狗循环喂狗。

外部看门狗：
将外部中断1设为上升和下降沿均可触发，当上升沿触发时，开定时器0，当下降沿触发，关定时器0，计算这一个脉冲的长度，当大于300ms时，判断为喂狗脉冲。

内部看门狗：
使用的看门狗寄存器和定时器2来设计，看门狗寄存器设计为4.19秒预装时间，超过4.19秒将重启单片机，定时器2的中断设计为每0.5秒喂一次狗，可以判断单片机运行状况是否正常。

（PS：本来想画流程图，但是这CSDN的模板写不了就算了）

代码如下

//设时钟频率为12Mhz

#include <reg51.h>

#define Fosc 12000000UL //震荡频率
#define Core 13043U	//15F/L/Wxx型号的Core

#define WDG_TIMEVAL 30000 //看门狗时间 单位(ms)
#define POWER_TIMEVAL 60000  //重启电源时间 单位(ms)
#define T0_WDG_NUM 6  //50ms定时器0计数次数，脉冲时间为6*50ms=300ms

sfr  AUXR = 0x8e;//定时器辅助特殊寄存器
sfr  WDT_CONTR = 0xc1; //看门狗特殊寄存器
sfr  T2H = 0xD6;//定时器2高8位寄存器
sfr  T2L = 0xD7;//定时器2低8位寄存器
sfr  IE2 = 0xAF;//中断寄存器2（用于控制定时器2中断允许）

sbit  POWER_CONTRAL = P1^0;
sbit   STATUS1 = P3^3;

//1：上升沿中断，0：下降沿中断
bit  FLAG;
//定时器0重装载次数
unsigned int time0_num;
//30s内喂狗次数
unsigned int wdg_num;
//3分钟内未喂狗次数
unsigned int no_wdg_num;
//定时器2重装载次数
unsigned int time2_num;

/*延时函数 单位(ms)*/
void delay_ms(unsigned int t)

    unsigned int i;
    do
        i = Fosc / Core;
        while(--i);
    while(--t);

/*使能中断INT1函数*/
void Init_interrupt1()

 IT1 = 0;   //中断源选择位。0上升沿或者下降沿均可触发；1下降沿触发
 EX1 = 1;   //INT1中断允许位，使能INT1中断 

/*使能定时器0和定时器1及初始化函数*/
void Init_timer0()

 AUXR = 0x00;   //定时器0为12T模式，12分频速度 1us
 TMOD = 0x00; //定时器0为模式0（16位自动重装载）；定时2固定为16位自动
 TH0 = 0x3C;
 TL0 = 0xB0;  //定时器0装载值为50,000，即50ms
 ET0 = 1;  //允许定时器0中断

/*本芯片的看门狗初始化*/
void Init_watchdog()

 AUXR = 0x10;   //定时器0为12T模式，12分频速度 1us；开定时器2，12分频，定时器2启动
 T2H = 0x3C;
 T2L = 0xB0;  //定时器2装载值为50,000，即50ms
 IE2 = 0x04;  //允许定时器2中断
 WDT_CONTR = 0x3E;//清零，启动看门狗，4.19s

/*外部中断1(INT1)响应函数*/
void exint1() interrupt 2

 	FLAG = INT1;  //保存INT1口的状态
	if(FLAG)//为上升沿
 	
  		TR0 = 1;//开定时器0
  		time0_num = 0;
 	
 	else //为下降沿
 	
  		TR0 = 0;//关定时器0
  		if(time0_num>T0_WDG_NUM)//脉冲长度大于300ms则喂狗
  		
   			++wdg_num;
  		
  		time0_num = 0;
 	

/*定时器0中断响应函数*/
void tm0_isr() interrupt 1 using 1

   ++time0_num;

/*定时器2中断响应函数*/
void t2_isr() interrupt 12 using 1

 	++time2_num;
 	if(time2_num>10)//每0.5s喂一次狗
 	
  		WDT_CONTR = 0x3E;//看门狗寄存器初始化
  		time2_num = 0；
 	


void main(void)

 	POWER_CONTRAL = 1;//初始化引脚
 	STATUS1 = 1;
 	
	time0_num = 0;
	time2_num = 0;
	wdg_num = 0;
	no_wdg_num = 0; 
	Init_timer0();//初始化定时器0
	Init_watchdog();//初始化本芯片看门狗
	Init_interrupt1();//初始化中断1
 	EA = 1;    //CPU的总中断允许控制位，使能总中断
 	while(1)
  	
  		delay_ms(WDG_TIMEVAL);//延时30s，判断30s内有无喂狗
  		if(wdg_num>3)//30s内喂狗超过3次，正常运行
  		 
   			no_wdg_num = 0;
  		
  		else//未超过4次，标志30秒内未通信
  		
   			++no_wdg_num;  
   			if(no_wdg_num>5)//连续3min没有喂狗，开关电源
   			
    				POWER_CONTRAL=0;
    				delay_ms(POWER_TIMEVAL);
    				POWER_CONTRAL=1;
    				no_wdg_num = 0;
   			 
 	 	
  		wdg_num = 0;
	 

设计的主要问题是中断和定时器的各种寄存器的选择，都可以在STCMCU官网上可以查询，找到模板。程序灵活多变，可根据需求更改逻辑。