無線傳感網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用 課件 項目10 看門狗的應(yīng)用

項目十

看門狗的應(yīng)用目錄項目導(dǎo)入項目目標項目分析知識儲備01030204項目實施拓展訓(xùn)練0506項目導(dǎo)入01項目導(dǎo)入項目導(dǎo)入單片機的看門狗是一種硬件定時器，用于檢測系統(tǒng)是否處于假死狀態(tài)，其作用非常重要。在溫度控制系統(tǒng)中，如果異常發(fā)生，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)遇到停機或其它嚴重問題。這時通過使用看門狗可以避免這些問題的出現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，程序會定時重置看門狗。如果程序在某些原因下停止運行，看門狗會自動重置系統(tǒng)并重新啟動。這將確保系統(tǒng)在異常情況下可以安全地退出，并在恢復(fù)正常運行之前進行必要的維護。在無人機控制器中，可以通過使用看門狗來確保無人機在遙控器連接斷開時協(xié)商停止工作，以防止無人機凌空失控。同樣，在一個遙控器控制的大型機器人上，使用看門狗來確保機器人在失去控制信號時停止和旋轉(zhuǎn)，保留其當(dāng)前位置。在安防應(yīng)用中，警報系統(tǒng)可以使用看門狗來檢測是否失去電源或發(fā)生任何異常情況。如果某些異常情況發(fā)生，則看門狗可以向警報系統(tǒng)管理員發(fā)送通知，并啟動一個后備電源以確保系統(tǒng)可以在緊急情況下繼續(xù)運行。在醫(yī)療設(shè)備中故障的出現(xiàn)可能讓患者或操作者面臨生命威脅，確保設(shè)備的安全和可靠性非常重要。因而許多醫(yī)療設(shè)備都使用看門狗作為一種保護手段。例如，當(dāng)心臟起搏器的系統(tǒng)故障時，看門狗可以自動關(guān)閉其電源，以保護臟器。同樣，醫(yī)學(xué)成像設(shè)備也可以在檢測到任何異常時停止，并發(fā)出相應(yīng)的警報。本項目設(shè)計了一個看門狗實驗，比較了有喂狗和沒有喂狗兩種情況下，CC2530單片機的運行情況。通過實驗可以觀察到，沒有喂狗動作，看門狗產(chǎn)生溢出，從而導(dǎo)致單片機發(fā)生重啟。項目導(dǎo)入項目分析02項目分析：

在系統(tǒng)運行過程中，如果看門狗定時器未被重置，則會定期產(chǎn)生看門狗定時器中斷事件，如果系統(tǒng)程序未及時重置看門狗定時器，系統(tǒng)會被認為處于假死狀態(tài)，并執(zhí)行看門狗定時器中斷處理函數(shù)?？撮T狗定時器可幫助開發(fā)者提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。開發(fā)者可通過CC2530的軟件編程接口，配置看門狗定時器的時間間隔和中斷處理函數(shù)等。在系統(tǒng)正常運行中，需要周期性地重置看門狗定時器，以保證系統(tǒng)正常運行并避免誤判為假死狀態(tài)。項目要求:

通電后，喂狗函數(shù)正常工作時，單片機正常工作，具體表現(xiàn)為兩個LED燈預(yù)期工作；將喂狗函數(shù)屏蔽掉，通過觀察兩個LED周期性閃爍，確認單片機正在反復(fù)重啟。1．熟練掌握CC2530單片機看門狗定時器的使用2．熟悉看門狗的特性和作用項目目標03

掌握CC2530看門狗定時器相關(guān)寄存器的配置

學(xué)會CC2530的喂狗操作知識儲備04知識儲備CC2530的看門狗(WatchDogTimer，WDT)是一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的功能模塊。它實際上是一個計數(shù)器，單片機上電時會給看門狗一個較大的數(shù)值，程序開始運行后，看門狗從該數(shù)值開始倒計數(shù)。如果程序運行正常，每隔一段時間CPU應(yīng)發(fā)出指令讓看門狗復(fù)位，然后看門狗重新開始倒計數(shù)，這個動作稱為喂狗。如果看門狗倒計數(shù)期間沒有產(chǎn)生喂狗動作，而是初始值一直減到0，單片機則認為程序沒有正常工作，將強制整個系統(tǒng)復(fù)位一、看門狗定時器

MCU在使用過程中可能由于某種原因產(chǎn)生死機等故障，在沒有監(jiān)視器的情況下人們很難發(fā)現(xiàn)問題，看門狗就是一種常用的恢復(fù)方法。啟用看門狗定時器（WDT）時，WDT開始計數(shù)，軟件設(shè)計中定時清除WDT的數(shù)值，當(dāng)軟件在一定時間間隔內(nèi)不能清除看門狗定時器WDT時，WDT會自動復(fù)位系統(tǒng)?？撮T狗可用于受到電氣噪音、電源故障、靜電放電等影響的應(yīng)用，或需要高可靠性的環(huán)境?？撮T狗定時器的特性如下：1、四個可選的定時器間隔2、看門狗模式3、定時器模式4、在定時器模式下產(chǎn)生中斷請求CC2530單片機的看門狗喂狗模式有兩種，一種是軟件看門狗，它可以產(chǎn)生8位定時器的溢出中斷，用來模擬看門狗功能；另一種是外部看門狗，它可以把外部的看門狗的時鐘源送到內(nèi)部的定時器CLK1用來喂狗，也可以把CLK1的時鐘源輸出到外部看門狗芯片用來喂狗。本項目采用定時器軟件喂狗。WDT可以配置為一個看門狗定時器或一個通用的定時器。WDT模塊的運行由WDCTL寄存器控制?？撮T狗定時器包括一個15位計數(shù)器，它的頻率由32kHz時鐘源規(guī)定。注意用戶不能獲得15位計數(shù)器的內(nèi)容。在所有供電模式下，15位計數(shù)器的內(nèi)容保留，且當(dāng)重新進入主動模式，看門狗定時器繼續(xù)計數(shù)。

在系統(tǒng)復(fù)位之后，看門狗定時器就被禁用。要設(shè)置WDT在看門狗模式，必須設(shè)置WDCTL.MODE[1:0]位為10。然后看門狗定時器的計數(shù)器從0開始遞增。在看門狗模式下，一旦定時器使能，就不可以禁用定時器，因此，如果WDT位已經(jīng)運行在看門狗模式下，再往WDCTL.MODE[1:0]寫入00或10就不起作用了。

WDT運行在一個頻率為32.768kHz（當(dāng)使用32kHzXOSC）的看門狗定時器時鐘上。這個時鐘頻率的超時期限等于1.9ms，15.625ms，0.25s和1s，分別對應(yīng)64，512，8192和32768的計數(shù)值設(shè)置。如果計數(shù)器達到選定定時器的間隔值，看門狗定時器就為系統(tǒng)產(chǎn)生一個復(fù)位信號。如果在計數(shù)器達到選定定時器的間隔值之前，執(zhí)行了一個看門狗清除序列，計數(shù)器就復(fù)位到0，并繼續(xù)遞增?？撮T狗清除的序列包括在一個看門狗時鐘周期內(nèi)，寫入0xA到WDCTL.CLR[3:0]，然后寫入0x5到同一個寄存器位。如果這個序列沒有在看門狗周期結(jié)束之前執(zhí)行完畢，看門狗定時器就為系統(tǒng)產(chǎn)生一個復(fù)位信號。

當(dāng)看門狗模式下，WDT使能，就不能通過寫入WDCTL.MODE[1:0]位改變這個模式，且定時器間隔值也不能改變。

在看門狗模式下，WDT不會產(chǎn)生一個中斷請求。二、喂狗操作三、項目中用到的SFR本項目用到的SFR寄存器如表10-1所示。位名稱復(fù)位R/W描述7:4CLR[3:0]0000R0/W清除定時器。在1個看門狗時鐘周期內(nèi)連續(xù)寫入0x0A、0x05寫到這些位，定時器被清除。3:2MODE[1:0]00R/W模式選擇。式。當(dāng)處于定時器模式，設(shè)置這些位為IDLE將停止定時器。00：IDLE01：未使用10：看門狗模式11：定時器模式1:0INT[1:0]00R/W定時器時間選擇。定時器工作時鐘32kHz00：定時周期×32,768(1s)01：定時周期×8192(0.25s)10：定時周期×512(15.625ms)11：定時周期×64(1.9ms)表10-1WDCTL(0xC9)–看門狗定時

器控制項目實施05一、準備設(shè)備和資源

項目實施前必須先準備好相應(yīng)的設(shè)備和資源，見表10-2。序號設(shè)備/資源名稱數(shù)量單位是否準備到位(√)1CC2530模塊1個

2CCDebugger仿真器（帶下載線）1個

3MiniUSB供電線或5號電池1根/個表10-2設(shè)備和資源清單二、查閱實驗?zāi)K原理圖

看門狗定時器是CC2530單片機的內(nèi)置模塊，任意選擇

帶CC2530單片機的開發(fā)板模塊均可完成看門狗定時器實驗。由于實驗過程需要通過LED燈將單片機正常工作和看門狗復(fù)位時的狀態(tài)區(qū)分出來，因此選擇帶LED電路的實驗?zāi)K。LED電路如圖10-1所示。

圖10-1LED電路圖三、實施過程連接設(shè)備程序設(shè)計編寫代碼編譯運行1.連接設(shè)備

將CCDebugger仿真器的接口與CC2530實驗?zāi)K（實驗?zāi)K使用“求助按鈕V1.0”）相連，仿真器另一端用USB數(shù)據(jù)線連接到PC上，如圖10-2所示。

圖10-2實驗接線圖2.程序設(shè)計1）創(chuàng)建工程。

打開IAR新建一個CProject工程（具體步驟請參照項目二）2）實驗流程圖如圖10-3所示。

圖10-3程序流程圖（1）引用相應(yīng)頭文件#include<ioCC2530.h>（2）對IO口進行初始化：/*****************************************************函數(shù)名稱：IO_Init功能：完成IO口初始化voidIO_Init(void){P1DIR|=0x03;//P1_0,P1_1端口,定義為輸出,對應(yīng)LED1,LED2P1DIR|=0x04;//P1_2端口定義為輸出,對應(yīng)蜂鳴器LED1=1;//初始狀態(tài)，熄滅LED1燈LED2=1;//初始狀態(tài)，熄滅LED2燈Beeper=0;//關(guān)閉蜂鳴器3）編寫代碼。完整的程序源代碼，見課程資源。主要功能代碼如下：（1）引用相應(yīng)頭文件#include<ioCC2530.h>（2）對IO口進行初始化：/*****************************************************函數(shù)名稱：IO_Init功能：完成IO口初始化voidIO_Init(void){P1DIR|=0x03;//P1_0,P1_1端口,定義為輸出,對應(yīng)LED1,LED2P1DIR|=0x04;//P1_2端口定義為輸出,對應(yīng)蜂鳴器LED1=1;//初始狀態(tài)，熄滅LED1燈LED2=1;//初始狀態(tài)，熄滅LED2燈Beeper=0;//關(guān)閉蜂鳴器}（3）對看門狗進行初始化：/*****************************************************函數(shù)名稱：Init_Watchdog功能：完看門狗的初始化voidInit_Watchdog(void){

WDCTL=0x00;//打開IDLE才能設(shè)置看門狗

WDCTL|=0x08;//定時器間隔選擇,間隔一秒}（4）清除看門狗定時器，即進行喂狗：/*****************************************************函數(shù)名稱：FeedDog功能：清除定時器，完成喂狗動作voidFeedDog(void){

WDCTL=0xa0;//清除定時器。當(dāng)0xA跟隨0x5寫到這些位，定時器被清除WDCTL=0x50;

LED2=0;//系統(tǒng)不復(fù)位綠燈長亮}（5）主函數(shù)通過循環(huán)讓1個LED燈閃爍，另一個LED常亮，以觀察看門狗是否生效：/*****************************************************函數(shù)名稱：main功能：喂狗函數(shù)工作則程序正常運行，否則不斷復(fù)位voidmain(void){

IO_Init();//初始化LED燈控制IO口Init_Watchdog();while(1){

LED1=~LED1;//僅指示作用。Delayms(300);LED2=0;

FeedDog();//喂狗系統(tǒng)將不再主動復(fù)位，LED1閃爍，LED2長亮

//注釋FeedDog函數(shù)時系統(tǒng)不斷復(fù)位，LED2燈閃爍}}點擊工具欄中的“Compile”編譯按鈕,保存工作空間，當(dāng)下方信息框提示“0error(s)”時，說明代碼正確，再點擊“DownloadandDebug”按鈕就可以把生成的Hex文件燒寫進CC2530中，如圖10-4所示。4）編譯運行。項目成果06項目成果按仿真器或者CC2530實驗?zāi)K上的Reset復(fù)位鍵，啟動之后，D5閃爍，D6保持常亮，嘗試將FeetDog()注釋掉，你將會看到D5、D6閃爍，原因是沒有清除WDT，導(dǎo)致WDT溢出，使得CPU重啟。燒錄后板卡的運行情況如圖10-5。圖10-5燒錄成功效果圖項目成果按仿真器或者CC2530實驗?zāi)K上的Reset復(fù)位鍵，啟動之后，D5閃爍，D6保持常亮，嘗試將FeetDog()注釋掉，你將會看到D5、D6閃爍，原因是沒有清除WDT，導(dǎo)致WDT溢出，使得CPU重啟。燒錄后板卡的運行情況如圖10-5。

圖10-5燒錄成功效果圖拓展實訓(xùn)07拓展訓(xùn)練一、訓(xùn)練描述本實驗是對CC2530看門狗定時器的應(yīng)用，喂