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

項(xiàng)目十

看門狗的應(yīng)用目錄項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目目標(biāo)項(xiàng)目分析知識儲備01030204項(xiàng)目實(shí)施拓展訓(xùn)練0506項(xiàng)目導(dǎo)入01項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入單片機(jī)的看門狗是一種硬件定時(shí)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(jī)或其它嚴(yán)重問題。這時(shí)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(shí)，程序會定時(shí)重置看門狗。如果程序在某些原因下停止運(yùn)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(yùn)行之前進(jìn)行必要的維護(hù)。在無人機(jī)控制器中，可以通過使用看門狗來確保無人機(jī)在遙控器連接斷開時(shí)協(xié)商停止工作，以防止無人機(jī)凌空失控。同樣，在一個(gè)遙控器控制的大型機(jī)器人上，使用看門狗來確保機(jī)器人在失去控制信號時(shí)停止和旋轉(zhuǎn)，保留其當(dāng)前位置。在安防應(yīng)用中，警報(bào)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(bào)系統(tǒng)管理員發(fā)送通知，并啟動一個(gè)后備電源以確保系統(tǒng)可以在緊急情況下繼續(xù)運(yùn)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(hù)手段。例如，當(dāng)心臟起搏器的系統(tǒng)故障時(shí)，看門狗可以自動關(guān)閉其電源，以保護(hù)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(shí)停止，并發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一個(gè)看門狗實(shí)驗(yàn)，比較了有喂狗和沒有喂狗兩種情況下，CC2530單片機(jī)的運(yùn)行情況。通過實(shí)驗(yàn)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(jī)發(fā)生重啟。項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目分析02項(xiàng)目分析：

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果看門狗定時(shí)器未被重置，則會定期產(chǎn)生看門狗定時(shí)器中斷事件，如果系統(tǒng)程序未及時(shí)重置看門狗定時(shí)器，系統(tǒng)會被認(rèn)為處于假死狀態(tài)，并執(zhí)行看門狗定時(shí)器中斷處理函數(shù)?？撮T狗定時(shí)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(shí)器的時(shí)間間隔和中斷處理函數(shù)等。在系統(tǒng)正常運(yùn)行中，需要周期性地重置看門狗定時(shí)器，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并避免誤判為假死狀態(tài)。項(xiàng)目要求:

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

掌握CC2530看門狗定時(shí)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(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的功能模塊。它實(shí)際上是一個(gè)計(jì)數(shù)器，單片機(jī)上電時(shí)會給看門狗一個(gè)較大的數(shù)值，程序開始運(yùn)行后，看門狗從該數(shù)值開始倒計(jì)數(shù)。如果程序運(yùn)行正常，每隔一段時(shí)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(jì)數(shù)，這個(gè)動作稱為喂狗。如果看門狗倒計(jì)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(jī)則認(rèn)為程序沒有正常工作，將強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位一、看門狗定時(shí)器

MCU在使用過程中可能由于某種原因產(chǎn)生死機(jī)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(shí)器（WDT）時(shí)，WDT開始計(jì)數(shù)，軟件設(shè)計(jì)中定時(shí)清除WDT的數(shù)值，當(dāng)軟件在一定時(shí)間間隔內(nèi)不能清除看門狗定時(shí)器WDT時(shí)，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(shí)器的特性如下：1、四個(gè)可選的定時(shí)器間隔2、看門狗模式3、定時(shí)器模式4、在定時(shí)器模式下產(chǎn)生中斷請求CC2530單片機(jī)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(shí)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(shí)鐘源送到內(nèi)部的定時(shí)器CLK1用來喂狗，也可以把CLK1的時(shí)鐘源輸出到外部看門狗芯片用來喂狗。本項(xiàng)目采用定時(shí)器軟件喂狗。WDT可以配置為一個(gè)看門狗定時(shí)器或一個(gè)通用的定時(shí)器。WDT模塊的運(yùn)行由WDCTL寄存器控制。看門狗定時(shí)器包括一個(gè)15位計(jì)數(shù)器，它的頻率由32kHz時(shí)鐘源規(guī)定。注意用戶不能獲得15位計(jì)數(shù)器的內(nèi)容。在所有供電模式下，15位計(jì)數(shù)器的內(nèi)容保留，且當(dāng)重新進(jìn)入主動模式，看門狗定時(shí)器繼續(xù)計(jì)數(shù)。

在系統(tǒng)復(fù)位之后，看門狗定時(shí)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(shí)器的計(jì)數(shù)器從0開始遞增。在看門狗模式下，一旦定時(shí)器使能，就不可以禁用定時(shí)器，因此，如果WDT位已經(jīng)運(yùn)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(yùn)行在一個(gè)頻率為32.768kHz（當(dāng)使用32kHzXOSC）的看門狗定時(shí)器時(shí)鐘上。這個(gè)時(shí)鐘頻率的超時(shí)期限等于1.9ms，15.625ms，0.25s和1s，分別對應(yīng)64，512，8192和32768的計(jì)數(shù)值設(shè)置。如果計(jì)數(shù)器達(dá)到選定定時(shí)器的間隔值，看門狗定時(shí)器就為系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。如果在計(jì)數(shù)器達(dá)到選定定時(shí)器的間隔值之前，執(zhí)行了一個(gè)看門狗清除序列，計(jì)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(gè)看門狗時(shí)鐘周期內(nèi)，寫入0xA到WDCTL.CLR[3:0]，然后寫入0x5到同一個(gè)寄存器位。如果這個(gè)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(shí)器就為系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)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(gè)模式，且定時(shí)器間隔值也不能改變。

在看門狗模式下，WDT不會產(chǎn)生一個(gè)中斷請求。二、喂狗操作三、項(xiàng)目中用到的SFR本項(xiàng)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(shí)器。在1個(gè)看門狗時(shí)鐘周期內(nèi)連續(xù)寫入0x0A、0x05寫到這些位，定時(shí)器被清除。3:2MODE[1:0]00R/W模式選擇。式。當(dāng)處于定時(shí)器模式，設(shè)置這些位為IDLE將停止定時(shí)器。00：IDLE01：未使用10：看門狗模式11：定時(shí)器模式1:0INT[1:0]00R/W定時(shí)器時(shí)間選擇。定時(shí)器工作時(shí)鐘32kHz00：定時(shí)周期×32,768(1s)01：定時(shí)周期×8192(0.25s)10：定時(shí)周期×512(15.625ms)11：定時(shí)周期×64(1.9ms)表10-1WDCTL(0xC9)–看門狗定時(shí)

器控制項(xiàng)目實(shí)施05一、準(zhǔn)備設(shè)備和資源

項(xiàng)目實(shí)施前必須先準(zhǔn)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(zhǔn)備到位(√)1CC2530模塊1個(gè)

2CCDebugger仿真器（帶下載線）1個(gè)

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

看門狗定時(shí)器是CC2530單片機(jī)的內(nèi)置模塊，任意選擇

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

圖10-1LED電路圖三、實(shí)施過程連接設(shè)備程序設(shè)計(jì)編寫代碼編譯運(yùn)行1.連接設(shè)備

將CCDebugger仿真器的接口與CC2530實(shí)驗(yàn)?zāi)K（實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)接線圖2.程序設(shè)計(jì)1）創(chuàng)建工程。

打開IAR新建一個(gè)CProject工程（具體步驟請參照項(xiàng)目二）2）實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)器間隔選擇,間隔一秒}（4）清除看門狗定時(shí)器，即進(jìn)行喂狗：/*****************************************************函數(shù)名稱：FeedDog功能：清除定時(shí)器，完成喂狗動作voidFeedDog(void){

WDCTL=0xa0;//清除定時(shí)器。當(dāng)0xA跟隨0x5寫到這些位，定時(shí)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(gè)LED燈閃爍，另一個(gè)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(yùn)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(shí)系統(tǒng)不斷復(fù)位，LED2燈閃爍}}點(diǎn)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(shí)，說明代碼正確，再點(diǎn)擊“DownloadandDebug”按鈕就可以把生成的Hex文件燒寫進(jìn)CC2530中，如圖10-4所示。4）編譯運(yùn)行。項(xiàng)目成果06項(xiàng)目成果按仿真器或者CC2530實(shí)驗(yàn)?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(yùn)行情況如圖10-5。圖10-5燒錄成功效果圖項(xiàng)目成果按仿真器或者CC2530實(shí)驗(yàn)?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(yùn)行情況如圖10-5。

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