了解Zynq SoC的私有看門狗定時(shí)器

在上一篇博客中，我們查看了 Zynq All Programmable SoC 中每個(gè) CPU 提供的私有計(jì)時(shí)器。在本博客中，我們將了解 Zynq SoC 的私有看門狗定時(shí)器，以及如何使用它，我們將查看其使用示例。

參考：

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UG585 CH8 Timer

每個(gè)A9處理器都有私有的32位定時(shí)器和32位看門狗定時(shí)器。兩個(gè)處理器共享一個(gè)64位定時(shí)器。這些定時(shí)器的時(shí)鐘始終是的CPU頻率的1/2（CPU_3x2x）。

然而，在我們研究如何配置和使用 Zynq 看門狗之前，我認(rèn)為最好先了解一下為什么需要看門狗定時(shí)器以及看門狗是如何工作的?？撮T狗解決了無(wú)響應(yīng)軟件的必然性，并為這個(gè)問(wèn)題提供了可靠的解決方案。無(wú)論最終應(yīng)用是什么，所有工程師都希望提供可靠的解決方案，優(yōu)秀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員知道他們必須針對(duì)所有可能性進(jìn)行設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)工程團(tuán)隊(duì)必須采取許多步驟來(lái)確?？煽康脑O(shè)計(jì)。第一步是建立定義系統(tǒng)及其軟件行為的需求基線。然后，工程團(tuán)隊(duì)按照軟件生命周期實(shí)施這些要求，其中包括：

• 設(shè)計(jì)文檔的生成
• 軟件設(shè)計(jì)和源代碼
• 驗(yàn)證策略是否已達(dá)到要求

大多數(shù)設(shè)計(jì)將包括確保軟件能夠?qū)ο到y(tǒng)故障做出合理響應(yīng)的方法。這些故障可能會(huì)產(chǎn)生兩種影響之一——允許軟件繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)保持完整或減少的服務(wù)，或者完全無(wú)法響應(yīng)。當(dāng)軟件無(wú)法響應(yīng)時(shí)，看門狗定時(shí)器可以重新啟動(dòng)系統(tǒng)或確保系統(tǒng)安全的發(fā)生故障。（安全關(guān)鍵系統(tǒng)和軟件的問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，需要的空間比我在這里詳細(xì)介紹的要多。）

從最簡(jiǎn)單的意義上說(shuō)，看門狗是一個(gè)從預(yù)加載值開(kāi)始倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器。當(dāng)軟件應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)，它會(huì)定期重置看門狗。如果軟件未能重置看門狗，它的計(jì)數(shù)將達(dá)到零，然后看門狗電路復(fù)位處理器。當(dāng)軟件正常運(yùn)行時(shí)，看門狗計(jì)數(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到零。如果軟件由于某種原因出現(xiàn)故障，則看門狗不會(huì)復(fù)位，計(jì)數(shù)達(dá)到零，處理器復(fù)位，軟件重新啟動(dòng)。許多系統(tǒng)都有一個(gè)寄存器，它在看門狗觸發(fā)時(shí)設(shè)置了一個(gè)位。此功能允許系統(tǒng)從看門狗復(fù)位中恢復(fù)過(guò)來(lái)，同時(shí)注意看門狗觸發(fā)了復(fù)位這一事實(shí)。

Zynq SoC 中的兩個(gè) ARM Cortex-A9 處理器中的每一個(gè)都有一個(gè)私有看門狗定時(shí)器。這些私有看門狗可以用作像私有計(jì)時(shí)器（在本系列的上一篇博客文章中討論過(guò)）這樣的計(jì)時(shí)器，也可以用作看門狗。Zynq 看門狗定時(shí)器通過(guò)六個(gè)寄存器控制：

• 看門狗加載寄存器（Watchdog Load Register）：保存看門狗定時(shí)器倒計(jì)時(shí)的值。在自動(dòng)重載模式下，看門狗計(jì)數(shù)器重置為存儲(chǔ)在該寄存器中的值。寫入該寄存器將導(dǎo)致看門狗計(jì)數(shù)器寄存器重置為此值。
• 看門狗計(jì)數(shù)器寄存器（Watchdog Counter Register）：這是看門狗計(jì)數(shù)器本身。是遞減計(jì)數(shù)器。根據(jù)看門狗模式，寫入該寄存器會(huì)重新加載計(jì)數(shù)器。在看門狗模式下，該寄存器只能通過(guò)寫入看門狗加載寄存器來(lái)更新。
• 看門狗控制寄存器（Watchdog Control Register）：該寄存器控制看門狗（定時(shí)器或看門狗）的配置、預(yù)分頻器設(shè)置、中斷啟用、自動(dòng)重載模式以及看門狗在其當(dāng)前配置模式下的啟用。
• 看門狗中斷狀態(tài)寄存器（Watchdog Interrupt Status Register）：包含一個(gè)事件標(biāo)志，顯示計(jì)數(shù)器何時(shí)達(dá)到零。寫入該寄存器會(huì)重置它。
• 看門狗復(fù)位狀態(tài)寄存器（Watchdog Reset Status Register）：該寄存器僅包含一位，僅由上電復(fù)位（不是看門狗觸發(fā)的復(fù)位）清除。它也可以通過(guò)軟件應(yīng)用程序清除。復(fù)位狀態(tài)位允許軟件確定重啟的原因是否是由看門狗超時(shí)引起的。
• 看門狗禁用寄存器（Watchdog Disable Register）：當(dāng)看門狗設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，該寄存器需要寫入兩個(gè)特定模式以啟用看門狗控制寄存器中的看門狗模式位。

正如我們?cè)?Zynq SoC 的私有定時(shí)器中看到的那樣，Zynq 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了許多可用于配置和驅(qū)動(dòng)看門狗的函數(shù)和宏。這些包含在#include "xscuwdt.h" 中。該文件使工具能夠：

• 測(cè)試看門狗是否過(guò)期
• 加載看門狗
• 啟動(dòng)、停止和重新啟動(dòng)看門狗
• 設(shè)置看門狗模式
• 配置和初始化看門狗

以下示例將看門狗配置為不刷新的傳統(tǒng)看門狗，以便看門狗在超時(shí)時(shí)復(fù)位 Zynq SoC。然后，示例代碼檢查以確定在看門狗復(fù)位（例如上電復(fù)位或看門狗超時(shí)）后復(fù)位的原因，并通過(guò) STDOUT 報(bào)告此情況。按下按鈕啟動(dòng)私人（專用）定時(shí)器，點(diǎn)亮 LED，并啟動(dòng)看門狗。為了做到這一切，我們按照標(biāo)準(zhǔn)方法配置看門狗，就像我們迄今為止使用來(lái)自 xparameters.h 的數(shù)據(jù)和配置例程對(duì)所有外設(shè)所做的那樣：

//defineprivatewatchdog
#defineWDT_DEVICE_IDXPAR_SCUWDT_0_DEVICE_ID
#defineINTC_DEVICE_IDXPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID
#defineWDT_IRPT_INTRXPAR_SCUWDT_INTR
#defineWDT_LOAD_VALUE0xFF

//看門狗配置

WCHConfigPtr=XScuWdt_LookupConfig(WDT_DEVICE_ID);
XScuWdt_CfgInitialize(&WdtInstance,WCHConfigPtr,WCHConfigPtr->BaseAddr);
XScuWdt_LoadWdt(&WdtInstance,WDT_LOAD_VALUE);
XScuWdt_Start(&WdtInstance);

在初始化和加載看門狗之后，接下來(lái)的步驟是啟用中斷（在中斷配置函數(shù)內(nèi)）并將看門狗設(shè)置為看門狗功能，而不是使用 XScuWdt_SetWdMode() 函數(shù)的定時(shí)器功能：

//setupthewatchdog

XScuGic_Connect(GicInstancePtr,WdtIntrId,(Xil_ExceptionHandler)WdtIntrHandler,
(void*)WdtInstancePtr);


//設(shè)置看門狗

XScuWdt_SetWdMode(WdtInstancePtr);

如果我們希望在定時(shí)器模式下使用看門狗，我們可以調(diào)用函數(shù)：XScuWdt_SetTimerMode()這就是為什么我設(shè)置中斷以觸發(fā)在定時(shí)器模式下運(yùn)行的看門狗并為看門狗聲明一個(gè)空的中斷服務(wù)程序，在這種情況下將被調(diào)用。

我們可以使用讀取看門狗復(fù)位狀態(tài)寄存器的函數(shù)來(lái)查看最后一次復(fù)位是否是由于看門狗事件：

XScuWdt_IsWdtExpired(InstancePtr)

下圖顯示了當(dāng)處理器從上電復(fù)位和按下按鈕以啟用看門狗定時(shí)器時(shí)發(fā)生的復(fù)位上電時(shí)通過(guò) STDOUT 輸出的結(jié)果：

先前的復(fù)位狀態(tài)保持存儲(chǔ)在其中的看門狗事件的狀態(tài)通過(guò) XScuWdt_IsWdtExpired() 訪問(wèn)的看門狗復(fù)位狀態(tài)寄存器。

此示例的源代碼：

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https://gitee.com/openfpga/zynq-chronicles/blob/master/main_part16.c