Сторожевой таймер

Когда мы говорили о таймерах, то упоминали так называемый «сторожевой» таймер (англ. watchdog). Для чего он нужен? Допустим, вы попытались обратиться в запрещённую или не существующую область памяти (при условии что MemManage_Fault() вы сами не разрешали) — сработает внутреннее прерывание и начнётся выполнение функции HardFault_Handler(), в которой по-умолчанию — вечный цикл. Другими словами устройство превратиться в кирпич и перестанет реагировать. Вы наверняка встречались с такой проблемой ранее, скажем, в телефоне. К тому же, вы сами могли допустить ошибку и попасть в вечный цикл случайно.

xxxxxxxxxx
for (uint8_t i = 0; i < 1000; i++) { // i = [0 ... 255]
    // your code here
}

Единственный способ вывести устройство из такого состояния — отключить питание и включить его снова.

Have you tried turning it off and on again? // The IT Crowd

Для решения подобных ситуаций служит сторожевой таймер. Причём он может быть двух видов.

• Independent watchdog (IWDG) — независимый сторожевой таймер. Программист устанавливает значение с которого таймер начинает считать вниз. Если счётчик доходит до нуля — он отправляет сигнал сброса. Для того что бы этого не происходило необходимо постоянно восстанавливать регистр со временем отсчёта¹. Таким образом, если наша программа зависла – устройство не превратиться в кирпич.

• Windowed Watchdog (WWDG) — оконный сторожевой таймер. Работает аналогичным образом что и IWDG, однако кроме верхней границы (нуля), есть и нижняя. Если мы знаем минимальное время выполнения какой-то операции, то можем добавить условие — если счётчик восстановлен раньше срока, то вероятно что-то пошло не так и нужно послать сигнал сброса¹.

Если устройство было перезагружено из-за сторожевого таймера (например, из-за IWDG), то в специальном регистре RCC появится флаг.

xxxxxxxxxx
// cmsis
if ((RCC->CSR & RCC_CSR_IWDGRSTF) == RCC_CSR_IWDGRSTF) {
    RCC->CSR &= ~RCC_CSR_IWDGRSTF;
}
// std periph
if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET) {
    // do something useful and then clean the flag
    RCC_ClearFlag(RCC_FLAG_IWDGRST);
}

Таймер IWDG тактируется от собственного источника — низкоскоростной RC-цепочки (LSI). Потому-то он и называется независимым — его работа никак не зависит от основной программы (тактирующего сигнала ядра). Однако, данный источник очень не стабилен по частоте (может плавать в пределах ±9% в зависимости от температуры), да и к тому же при заявленной частоте 40 кГц может иметь реальную в переделах от 30 до 60 кГц. Таймер WWDG берёт тактовый сигнал от шины APB1 с некоторым делителем. Мы рассмотрим работу только с независимым сторожевым таймером, применяя стандартную библиотеку периферии.

Таймер IWDG имеет 12 разрядов, т.е. максимальное значение счётчика — 2¹² - 1 = 0xFFF. Так же мы можем выставить предделитель для LSI от 4 до 256. Допустим что нам требуется перезагрузить устройство, если в течении 1,5 секунды оно не сбросила счётчик к первоначальному значению. Возьмём за частоту LSI — 40 кГц. Тогда при предделителе равном 256 частота работы таймера будет примерно 156 Гц. Значит, что бы подождать 1.5 секунды нужно 156 * 1,5 = 234 такта. Настроим IWDG.

xxxxxxxxxx
void iwdg_init(void) {
    // включаем LSI
    RCC_LSICmd(ENABLE);
    while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) == RESET);
    // разрешается доступ к регистрам IWDG
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
    // устанавливаем предделитель
    IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_256);
    // значение для перезагрузки
    IWDG_SetReload(234);
    // перезагрузим значение
    IWDG_ReloadCounter();
    // LSI должен быть включен
    IWDG_Enable();
}

Пример использования

xxxxxxxxxx
void main(void) {
#ifdef RELEASE
    iwdg_init();
#endif
​
    while(1) {
#ifdef RELEASE
        IWDG_ReloadCounter();
#endif
    }
}

Код можно найти на GitHub: CMSIS, SPL.

Назад | Оглавление | Дальше