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它屬于一種定時器。然而它與我們平常所接觸的定時器在作用上又有所不同。普通的定時器一般起記時作用，記時超時 (Timer Out)則引起一個中斷，例如觸發(fā)一個系統(tǒng)時鐘中斷。熟悉windows開發(fā)的朋友應(yīng)該用過windows的Timer，windows Timer的作用與方才所討論的定時器在功能上是相同的，只是windows Timer屬于軟件定時器,當(dāng)windows Timer記時超時則引起App向System發(fā)送一條消息從而觸發(fā)某個事件的發(fā)生。我們從以上的描述可知不論軟件定時器或硬件定時器他們的作用都是在某個時間點(diǎn)上引起一個事件的發(fā)生，對于硬件定時器來說這個事件可能是通過中斷的形式得以表現(xiàn)，對于軟件定時器，這個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)上是一種定時器，那么普通定時器所擁有的特征它也應(yīng)該具備，是的，當(dāng)它記時超時時也會引起事件的發(fā)生，只是這個事件除了可以是系統(tǒng)中斷外，它也可以是一個系統(tǒng)重起信號(Reset Signal)，可以這么說吧，能發(fā)送系統(tǒng)重起信號的定時器我們就叫它watchdog.

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

3．watchdog存在的意義是什么？
你可能會問watchdog存在的意義是什么？開啟了watchdog之后軟件必須定時向它發(fā)信息，這不是麻煩又耗費(fèi)資源的行為嗎？其實這個行為很重要，這個行為是軟件向硬件報告自身運(yùn)行狀態(tài)的一中手法。一個軟件運(yùn)行良好，那么它應(yīng)該可以在規(guī)定的時間間隔內(nèi)向watchdog發(fā)送信息，這等同于軟件每隔一段時間就告訴硬件：“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))，則他無法向 watchdog發(fā)送信息了，watchdog將發(fā)生記時超時，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
對于s3c2410的watchdog來說,PCLK是它唯一的時鐘信號源。(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個寄存器對watchdog進(jìn)行操作，3個寄存器分別為：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

以上各個寄存器的詳細(xì)信息請參考s3c2410數(shù)據(jù)手冊上關(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里面存有一個值，在watchdog開啟之后這個值會被自動加載進(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必須有一個值，這個值將被自動裝進(jìn)WTCNT中(注1)

Watchdog根據(jù)PCLK，Prescaler Value，Clock Select會產(chǎn)生一個watchdog自己的工作周期，我們把這個工作周期記為t_watchdog（注2），watchdog在一個 t_watchdog周期結(jié)束時會產(chǎn)生一個記數(shù)遞減信號，每當(dāng)這個信號產(chǎn)生時，WTCNT中的值便減1，若在WTCNT遞減為0(Timer Out)的時候軟件層還沒有重新往WTCNT中寫入數(shù)值(這個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個寄存器之間的相互關(guān)系：

WTCNT通過WTDAT得到一個值，watchdog在每個t_watchdog周期里向WTCNT發(fā)送一個遞減信號，當(dāng)WTCNT的值遞減到0的時候則發(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()配合使用的一個例子

void main()
{
init_system();
.
...
.....
enable_watchdog();
.
...
.....
while(1)
{
feed_dog();
}
}
在這個例子中我假設(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watchdog被啟動，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)然在實際應(yīng)用中不可能采取這種架構(gòu)來對watchdog進(jìn)行操作，一般來說feed_dog函數(shù)的調(diào)用是被安插在定時器的中斷服務(wù)例程中，當(dāng)然，定時器的time out（注意是定時器的time out,不是watchdog的 time out）時間長度必須合適，否則在定時器還沒來得及發(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：事實上，WTDAT和WTCNT這兩個寄存器在系統(tǒng)上電之后會被硬件自動的填入兩個初始值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寄存器中的值才會被真正的裝載進(jìn)WTCNT寄存器中。

注2：t_watchdog可根據(jù)公式對其進(jìn)行計算：
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)于各個寄存器的詳細(xì)信息請參考s3c2410的操作手冊