ARM9硬件接口学习之一 WatchDog

Watchdog是整个ARM体系结构中相对比较简单的接口，控制代码只有几行，写起来比较容易。首先选择学习watchdog，可以快速入门，先对底层硬件工作原理有个初步的认识。(Watchdog即通常我们所说的“看门狗”)

 

Watchdog原理上就是一个定时器。定时器timer对时钟进行计数，当定时器溢出时，产生复位信号，使得整个系统复位。在程序或嵌入式系统中，需要定期的对看门狗timer进行复位重新计数，定时器不会溢出复位系统，从而保证系统的正常运行。当某种原因（例如干扰）引起程序跑飞或者进入死循环时，程序不能定期的复位看门狗timer, 计数溢出产生复位信号，导致系统复位。从上面的解释中可以看出，Watchdog的作用就是为了防止系统因意外“跑飞”，导致整个系统瘫痪时，恢复(reset)系统运行

 

下面认真分析一下Watchdog的Datasheet。这一步不可省，要想对硬件寄存器赋值，操作硬件工作，必须对硬件的datasheet及其工作原理相当熟悉，了解该硬件对应的每个寄存的作用以及每一位的含义，这样才能对其赋值。

 

这里简要的概括Watchdog的特性，详细的WatchDog及寄存器各位定义参考S3c2410 Datasheet的第18章WATCHDOG TIMER。

Watchdog Timer Block Diagram：

1．输入时钟为PCLK（该时钟频率等于系统的主频），它经过两级分频(Prescaler和frequency division factor)，最后将分频后的时钟作为该定时器的输入时钟，当计数器期满后可以产生中断或者复位信号。

 

2．S3C2410的看门狗定时器有两个功能

1)作为常规定时器使用，并且可以产生中断

2)作为看门狗定时器使用，期满时，它可以产生128个时钟周期的复位信号

 

3．看门狗定时器计数值     <-----重要

1)输入到计数器的时钟周期

t_watchdog = 1/( PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor )

预分频器Prescaler及分频因子Division factor的值由用户在WTCON（看门狗时钟控制寄存器)中设置。PCLK为系统运行频率，如200MHZ。

2)看门狗的定时周期

T = WTCNT * t_watchdog

WTCNT为看门狗数据寄存器，用来设置定时多少个时钟周期。乘以时钟周期就是定时的总长度了。

 

4．看门狗定时器寄存器

1)控制寄存器（WTCON）         设置预分频器及分频因子值等 <----重要

2)数据寄存器（WTDAT）         若不设置WTCNT，会使用这里的初始值（0x8000）。

（注：这里我也不太确定，从datasheet上来看，好象是这个意思。但应该不影响使用。只要设置了WTCNT就行）

3)计数器寄存器（WTCNT）       用来设置定时多少个时钟周期(t_watchdog)  <----重要

总的定时长度即T = WTCNT * t_watchdog

 

要控制Watchdog工作，我们只需要向这三个寄存器赋相应的值，Watchdog会按这些寄存器配置的值进行工作。

 

注：详细的WatchDog寄存器各位定义参考S3c2410 Datasheet的第18章WATCHDOG TIMER。

 

5．下面我们分析一下这些寄存器：

1)控制寄存器（WTCON）

 

 

    这里比较重要的是Prescaler Value位和Clock Select位（即division factor），计算定时器时钟周期的公式里用到这两个值。

公式为：t_watchdog = 1/( PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor ) 。另外，因为我们没有进行任何系统时钟频率设定，即没有使用PLL。系统默认工作频率PCLK为12MHZ(时钟设置，以后实验会介绍)。通过这三个值的设定，我们可以计算出Watchdog的时钟周期。接着再在WTCNT寄存器中设置定时的时钟周期数，根据公式T = WTCNT * t_watchdog就可以计算出整个定时时间。

2)计数器寄存器（WTCNT）

用来设置定时多少个时钟周期(t_watchdog)

3)数据寄存器（WTDAT）

通常采用Reset value或和WTCNT值一样即可。

 

 

实例分析

1.实验目的：使用watchdog实现系统每隔2.66S左右就复位一次。

 

这里有必要先介绍一下ADS下ARM接口程序的结构。通常我们的接口程序代码结构如下：

包含head.s和main.c两个文件

head.s是入口代码，执行系统最初简单的初始化。主要工作都放在main.c中的Main函数用C语言实现。以后我们的接口代码都按这样的结构来写。

head.s内容如下：

IMPORT Main

       AREA Init,CODE,READONLY

             

       ENTRY

      

_start

       MOV  sp, #0x33000000

       B Main                 ;/*跳转到C语言程序*/

       END

 

ARM标准汇编写法方法参考《ARM应用程序开发详解》第四章。这里有下载：

http://blogimg.chinaunix.net/blog/upfile2/080124235942.pdf

 

main.c内容如下：

#define rWATCNT (*(volatile unsigned short int *)(0x53000008))

#define rWATCON (*(volatile unsigned int *)(0x53000000))

#define rWATDAT (*(volatile unsigned short int *)(0x53000004))

int Main()

{

       rWATCON = 0x8039;

       rWATCNT = 0x0800;

       rWATDAT = 0x0800;

      

       while(1)

       {

//            rWATCNT=0x0800;

       }

      

       return 0;

}

 

rWATCON的值设置为0x8039,对应二进制码为0b1000 0000 0011 1001。对照WTCON寄存器每位的含义得出watchdog被配置为：Prescaler value为0x80 , 使能Watchdog Timer，clock divison factor为128,关闭中断，定时结束时产生reset信号。

根据时钟周期计算公式：t_watchdog = 1/( PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor )，计算出Watchdog时钟周期t_watchdog=1/(3*2 ) S

rWATCNT值设置为0x0800，根据公式T = WTCNT * t_watchdog计算出定时长度为8/3≈2.66S

 

2.实验结果测试：

    这里使用h-jtag仿真器进行测试。配置好hjtag和axd，将ads编译生成的watchdog.axf文件load到sdram 0x30000000处执行run。大概2.66s左右，系统会自动复位。由于我的nand flash内之前已经烧录了uboot，并且设置为从nandflash启动。所以系统复位后会从串口终端打印出uboot启动的信息。若想取消系统复位，可以将上面代码中rWATCNT=0x0800；这一行去掉。这行代码的作用是不停复位计数寄存器的值，俗称“喂狗”。这样计数寄存器里的值就永远不会计数到0从而产生系统复位。

 

3.实验总结:

通过这个实验,我们对底层硬件工作原理有了初步的了解。其实控制某个硬件接口工作,就是往其寄存器里赋值。硬件会按其寄存器里的配置进行工作。我们写接口代码是这样，写驱动其实也是这样，只是驱动在其上面做了好多层的封装，包括操作系统层的封装。搞懂硬件接口编程，对以后的驱动编程，也会有一定的帮助。

4.实验代码下载：

文件:	watchdog.rar
大小:	22KB
下载:	下载

 

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