s3c2410 watchdog (看門狗)

1．什么是watchdog?
watchdog,中文名稱叫做“看門狗”，全稱watchdog timer,從字面上我們可以知道其實(shí)它屬于一種定時(shí)器。然而它與我們平常所接觸的定時(shí)器在作用上又有所不同。普通的定時(shí)器一般起記時(shí)作用，記時(shí)超時(shí) (Timer Out)則引起一個(gè)中斷，例如觸發(fā)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘中斷。熟悉windows開發(fā)的朋友應(yīng)該用過(guò)windows的Timer，windows Timer的作用與方才所討論的定時(shí)器在功能上是相同的，只是windows Timer屬于軟件定時(shí)器,當(dāng)windows Timer記時(shí)超時(shí)則引起App向System發(fā)送一條消息從而觸發(fā)某個(gè)事件的發(fā)生。我們從以上的描述可知不論軟件定時(shí)器或硬件定時(shí)器他們的作用都是在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上引起一個(gè)事件的發(fā)生，對(duì)于硬件定時(shí)器來(lái)說(shuō)這個(gè)事件可能是通過(guò)中斷的形式得以表現(xiàn)，對(duì)于軟件定時(shí)器，這個(gè)事件則可以是以系統(tǒng)消息的形式得以表現(xiàn)。正如本文開頭所講的，watchdog本質(zhì)上是一種定時(shí)器，那么普通定時(shí)器所擁有的特征它也應(yīng)該具備，是的，當(dāng)它記時(shí)超時(shí)時(shí)也會(huì)引起事件的發(fā)生，只是這個(gè)事件除了可以是系統(tǒng)中斷外，它也可以是一個(gè)系統(tǒng)重起信號(hào)(Reset Signal)，可以這么說(shuō)吧，能發(fā)送系統(tǒng)重起信號(hào)的定時(shí)器我們就叫它watchdog.

2．watchdog的工作描述
當(dāng)一個(gè)硬件系統(tǒng)開啟了watchdog 功能，那么運(yùn)行在這個(gè)硬件系統(tǒng)之上的軟件必須在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)向watchdog發(fā)送一個(gè)信號(hào).這個(gè)行為簡(jiǎn)稱為"喂狗"(feed dog)，以免watchdog記時(shí)超時(shí)引發(fā)系統(tǒng)重起。

3．watchdog存在的意義是什么？
你可能會(huì)問(wèn)watchdog存在的意義是什么？開啟了watchdog之后軟件必須定時(shí)向它發(fā)信息，這不是麻煩又耗費(fèi)資源的行為嗎？其實(shí)這個(gè)行為很重要，這個(gè)行為是軟件向硬件報(bào)告自身運(yùn)行狀態(tài)的一中手法。一個(gè)軟件運(yùn)行良好，那么它應(yīng)該可以在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)向watchdog發(fā)送信息，這等同于軟件每隔一段時(shí)間就告訴硬件：“嘿，哥們，我在好好的跑著呢，你放心吧。”，若軟件由于某個(gè)不當(dāng)?shù)牟僮鞫M(jìn)入死循環(huán)(也就是俗稱的死機(jī))，則他無(wú)法向 watchdog發(fā)送信息了，watchdog將發(fā)生記時(shí)超時(shí)，從而引起硬件重起。如果沒有watchdog的存在，程序已經(jīng)死掉了，但我們的用戶還一頭霧水，以為系統(tǒng)正在進(jìn)行大規(guī)模的運(yùn)算而進(jìn)行耐心的等待。。。這一等可就是天荒地老啊。。。-_-!!

4．s3c2410 watchdog的操作
對(duì)于s3c2410的watchdog來(lái)說(shuō),PCLK是它唯一的時(shí)鐘信號(hào)源。(不知道PCLK的朋友可以上網(wǎng)搜搜或看我下一篇文章)
s3c2410用了3個(gè)寄存器對(duì)watchdog進(jìn)行操作，3個(gè)寄存器分別為：WTCON，WTDAT，WTCNT。
WTCON：watchdog控制寄存器
WTDAT：watchdog數(shù)據(jù)寄存器
WTCNT：watchdog記數(shù)寄存器

以上各個(gè)寄存器的詳細(xì)信息請(qǐng)參考s3c2410數(shù)據(jù)手冊(cè)上關(guān)于watchdog部分
5．s3c2410 watchdog 工作描述：
在開啟watchdog之前，我們必需在寄存器WTDAT里面存有一個(gè)值，在watchdog開啟之后這個(gè)值會(huì)被自動(dòng)加載進(jìn)寄存器WTCNT中，WTCNT的作用將在下面進(jìn)行講解，現(xiàn)在你只需要知道WTDAT必須有一個(gè)值，這個(gè)值將被自動(dòng)裝進(jìn)WTCNT中(注1)

Watchdog根據(jù)PCLK，Prescaler Value，Clock Select會(huì)產(chǎn)生一個(gè)watchdog自己的工作周期，我們把這個(gè)工作周期記為t_watchdog（注2），watchdog在一個(gè) t_watchdog周期結(jié)束時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)記數(shù)遞減信號(hào)，每當(dāng)這個(gè)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，WTCNT中的值便減1，若在WTCNT遞減為0(Timer Out)的時(shí)候軟件層還沒有重新往WTCNT中寫入數(shù)值(這個(gè)行為便是我上文提到的喂狗)，則watchdog觸發(fā)Reset Signal，系統(tǒng)重起。
根據(jù)上述的描述，我們可以更形象地描述watchdog的工作原理和3個(gè)寄存器之間的相互關(guān)系：

WTCNT通過(guò)WTDAT得到一個(gè)值，watchdog在每個(gè)t_watchdog周期里向WTCNT發(fā)送一個(gè)遞減信號(hào)，當(dāng)WTCNT的值遞減到0的時(shí)候則發(fā)生time out，重而重起系統(tǒng)。

下面我帖出一段設(shè)置watchdog并開啟watchdog的程序

1：void enable_watchdog()
2：{
3： rWTCON=0x7F81;
4： rWTDAT=0x8000;
5： rWTCON|=1<<5;
6：}

rWTCON，rWTDAT分別為寄存器WTCON，WTDAT的地址解引用，我如下定義他們

#define rWTCON (*(volatile unsigned int *)0x53000000)
#define rWTDAT (*(volatile unsigned int *)0x53000004)

從上面的設(shè)置我們可知寄存器WTCON的值為0x7F81，分解出來(lái)得：

Prescaler Value =255
Division_factor =16(Clock Select=16)
Interrupt Generation =0(不產(chǎn)生中斷)
Reset =1(開啟Reset Signal)

第4行設(shè)置寄存器WTDAT的值為0x8000。
第5行開啟watchdog

當(dāng)調(diào)用上面的函數(shù)之后，你的系統(tǒng)已經(jīng)開啟了watchdog，所以你必須在WTCNT中的值遞減到0之前重新往該寄存器寫入一個(gè)非0值(feed dog)，否則將引起系統(tǒng)重起,以下是feed_dog函數(shù)

void feed_dog()
{
rWTCNT=0x8000;
}

下面是void enable_watchdog()和feed_dog()配合使用的一個(gè)例子

void main()
{
init_system();
.
...
.....
enable_watchdog();
.
...
.....
while(1)
{
feed_dog();
}
}
在這個(gè)例子中我假設(shè)了main函數(shù)是系統(tǒng)的主函數(shù)，在做完一系列系統(tǒng)初始化之后enable_watchdog()函數(shù)被調(diào)用，此時(shí)watchdog被啟動(dòng)，下面的while循環(huán)則是不斷的進(jìn)行feed_dog，使系統(tǒng)不發(fā)生重起。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中不可能采取這種架構(gòu)來(lái)對(duì)watchdog進(jìn)行操作，一般來(lái)說(shuō)feed_dog函數(shù)的調(diào)用是被安插在定時(shí)器的中斷服務(wù)例程中，當(dāng)然，定時(shí)器的time out（注意是定時(shí)器的time out,不是watchdog的 time out）時(shí)間長(zhǎng)度必須合適，否則在定時(shí)器還沒來(lái)得及發(fā)生中斷調(diào)用feed_dog函數(shù)之前，watchdog已經(jīng)time out了，那也將引起系統(tǒng)重起.

注1：事實(shí)上，WTDAT和WTCNT這兩個(gè)寄存器在系統(tǒng)上電之后會(huì)被硬件自動(dòng)的填入兩個(gè)初始值0x8000，開啟watchdog之后， WTCNT并沒有馬上就把WTDAT中的值裝入，而是使用初始值0x8000。在發(fā)生第一次time out之后，WTDAT寄存器中的值才會(huì)被真正的裝載進(jìn)WTCNT寄存器中。

注2：t_watchdog可根據(jù)公式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算：
t_watchdog= 1/ (PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor)
Prescaler Value位于寄存器WTCON的8至15位，其值為0~255
Division_factor由寄存器WTCON中的3~4位(Clock Select)決定，其值可以為00，01，10，11分別代表Division_factor的值為16，32，64，128

關(guān)于各個(gè)寄存器的詳細(xì)信息請(qǐng)參考s3c2410的操作手冊(cè)