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[導(dǎo)讀]看門狗(watch dog)是一個定時器,可以設(shè)置一個定時時間,計時到時會把MCU復(fù)位,所以MCU必須要在定時時間到之前將計數(shù)值重置(這個動作通常稱為喂狗)。在嵌入式系統(tǒng)中加入看門狗,可以監(jiān)測MCU是否還在正常運行,如果軟件跑進(jìn)死循環(huán)、或者出現(xiàn)其他錯誤,導(dǎo)致不能及時重置看門狗計時器,則時間一到MCU就會被復(fù)位,重新回到初始狀態(tài),以此跳出錯誤狀態(tài)。

(抱歉,昨天這篇文章已經(jīng)發(fā)過,但是后來發(fā)現(xiàn)兩個錯誤,一是訪問dog_flag變量時應(yīng)該當(dāng)作臨界段保護,二是事件標(biāo)志組的代碼里置事件標(biāo)志組bit2時參數(shù)應(yīng)該是0x04而不是0x03,現(xiàn)已將兩段代碼更正,造成的不便敬請諒解)

1)看門狗基礎(chǔ)知識

看門狗(watch dog)是一個定時器,可以設(shè)置一個定時時間,計時到時會把MCU復(fù)位,所以MCU必須要在定時時間到之前將計數(shù)值重置(這個動作通常稱為喂狗)。在嵌入式系統(tǒng)中加入看門狗,可以監(jiān)測MCU是否還在正常運行,如果軟件跑進(jìn)死循環(huán)、或者出現(xiàn)其他錯誤,導(dǎo)致不能及時重置看門狗計時器,則時間一到MCU就會被復(fù)位,重新回到初始狀態(tài),以此跳出錯誤狀態(tài)。

在裸機編程時,只需把喂狗操作放在主循環(huán)中,確保正常運行時一個循環(huán)的最長時間不超過看門狗計時器的時間,看門狗就能起到監(jiān)測系統(tǒng)是否正常運行的作用。

特別注意:不要把喂狗操作放在定時器中斷中,因為這樣即使主程序進(jìn)入了死循環(huán),定時器中斷仍然會定期運行,起不到看門狗溢出的作用。

2)多任務(wù)環(huán)境中如何喂狗

在多任務(wù)環(huán)境,如多RTOS系統(tǒng)中,同時有多個任務(wù)在運行,每個任務(wù)相相當(dāng)于一個無限循環(huán),操作系統(tǒng)在后臺調(diào)度使得它們都能運行。如果在這種情況下,我們簡單地在每個任務(wù)的主循環(huán)中都加入喂狗操作,那么就起不到看門狗的監(jiān)測作用了。因為,此時系統(tǒng)中只要有一個任務(wù)在正常運行,也能起到定期喂狗的作用,即使其他任務(wù)有進(jìn)入死循環(huán)、或者其他不能跳出的錯誤時,看門狗也不能起到作用。

那么在多任務(wù)系統(tǒng)中應(yīng)該如何喂狗呢?我們知道,看門狗的目的是為了監(jiān)測錯誤,那么我們只要將所有任務(wù)的狀態(tài)都檢查一下,如果都正常才執(zhí)行喂狗操作。

假設(shè)系統(tǒng)中有4個任務(wù),DefaultTask、Task01、Task02、Task03。我們先建立一個全局變量dog_flag用于存儲各個任務(wù)的喂狗狀態(tài);在前3個任務(wù)的主循環(huán)中,把dog_flag對應(yīng)的bit位置位,DefaultTask置位bit0、Task01置位bit1、Task02置位bit2;在最后的Task03任務(wù)中,循環(huán)檢查是否所有在使用的bit位都被置位,如果都被置位,則說明其他所有的任務(wù)的主循環(huán)都在正常運行,那么可以喂狗;同時最后要將dog_flag清零,以用于下一次監(jiān)測置位。

簡單的代碼實現(xiàn)示例如下(注意在讀寫dog_flag的語句屬于臨界段,需要保護起來):


3)事件標(biāo)志組應(yīng)用于多任務(wù)喂狗

上述的代碼是最直觀容易理解的,而實際上,在大部分的RTOS中,有一種更優(yōu)雅的實現(xiàn)方式,那就是利用事件標(biāo)準(zhǔn)組。

我們之前講freeRTOS的時候,在事件標(biāo)志組相關(guān)的章節(jié)提到過,在事件標(biāo)志組的變量中,每個bit位表示了一個事件,正好相當(dāng)于這里我們用于監(jiān)測各個任務(wù)主循環(huán)是否執(zhí)行到的bit位。同時,事件標(biāo)志組可以通知其他任務(wù),我們可以利用這個特性,在喂狗的任務(wù)中等待其他所有任務(wù)的發(fā)送的事件標(biāo)志,如果全都等到了,就喂狗并清除事件。

以freeRTOS環(huán)境為例,示例如下:

要注意一下,使用事件標(biāo)志組時,由于要等到所有的事件后,才能向后執(zhí)行完一個循環(huán),所以,一般建議單獨建立一個任務(wù)用于喂狗,這個任務(wù)中不再執(zhí)行其他操作。

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