“看门狗”VS“打狗棒”，谁胜谁负？（STM32篇）——MCU抗干扰实验系列专题（3）

只看该作者 · 2023-1-18 00:20

本帖最后由 MCU研究实验室于 2023-2-2 14:13 编辑

后台有许多读者留言说先弄点干货。今天应读者要求，我们先来一篇干货。大家有什么要求，欢迎留言，关于MCU的应用、测试要求，我们都会尽量满足。

在上两期文章和视频中，为了公平起见，所有的MCU使用的是同一个工程程序，（不同的MCU，时钟和GPIO的配置略有不同，使用宏定义区分MCU），除了使用滴答时钟和基本GPIO操作外，没有任何抗干扰手段，全靠MCU内部自身的抗干扰能力进行的测试。结果，只有芯源CW32MCU没有彻底死机外，其它均有死机现象。

这种死机现象，在我们实际开发产品时，是禁止发生的。为了对付这种干扰，除了硬件上有些技术对策，那软件上又有些什么呢？

当然是我们最熟悉的看门狗了。“看门狗”这个神器在“古老的年代”51时期，那是没有的，需要在外面加一个“昂贵”的芯片来实现。当然，现在新时代，所有的ARM MCU基本上都标配了看门狗外设。

看门狗是啥，我们来看一下，STM32芯片的用户手册，关于看门狗的介绍

这里我们就不详细展开其内容了。直接来看核心代码。

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//摘要：

/*

系统时钟，使用内部高速HSI倍数，系统时钟为48M。

*/

//Programed by Cache.Lee 2023.1.4



#include "stm32f0xx.h"

#include "stm32f0xx_gpio.h"



//GPIOA

#define SEGA GPIO_Pin_10

#define SEGB GPIO_Pin_9

#define SEGC GPIO_Pin_8



//GPIOB

#define SEGD GPIO_Pin_14

#define SEGE GPIO_Pin_15



//GPIOA

#define SEGF GPIO_Pin_11

#define SEGG GPIO_Pin_12



//GPIOB

#define SEGDP GPIO_Pin_13



//num:需要显示的数字，no:0显示左边数码管，1显示右边数码管

void SEG_DisplayNum(unsigned int num, unsigned int no)  

{

    GPIO_ResetBits(GPIOA,0xffff);//关段码、位码

    GPIO_ResetBits(GPIOB,0xffff);//关段码、位码

  

    switch(num) //开段码

    {

        case 0: //ABCDEF

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGF);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE);

            break;        

        case 1: //BC

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGB|SEGC);

            break;        

        case 2: //ABDEG

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGG);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE);

            break;        

        case 3: //ABCDG            

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD);      

            break;

        case 4://BCFG

             GPIO_SetBits(GPIOA,SEGF|SEGB|SEGC|SEGG);         

            break;

        case 5://ACDFG

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD);              

            break;

        case 6: //ACDEFG

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE);   

            break;

        case 7: //ABC

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC);

           break;

        case 8: //ABCDEFG

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE); 

            break;

        case 9: //ABCDFG

            GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF);

            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD); 

           break;

        case 10: //DP 显示DP  

           GPIO_SetBits(GPIOB,SEGDP); 

           break;

        default:

            break;          

    }

    if(no==1)

       GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);

    else 

       GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11);//关位码

}



void GPIOInit(void)

{

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;



  //数码管断码位码 IO初始化

  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);   

  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);



  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);





  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

}





int main(void)

{

  unsigned long i;

  unsigned int num=0;



  for(i=0;i<60000;i++);   //上电延时

  GPIOInit();  



  /* IWDG timeout equal to 250 ms (the timeout may varies due to LSI frequency

     dispersion) */

  /* Enable write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers */

  IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);



  /* IWDG counter clock: LSI/32 */

  IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_32);



  /* Set counter reload value to obtain 250ms IWDG TimeOut.

     Counter Reload Value = 250ms/IWDG counter clock period

                          = 250ms / (LSI/32)

                          = 0.25s / (LsiFreq/32)

                          = LsiFreq/(32 * 4)

                          = LsiFreq/128

   */

  IWDG_SetReload(40000/128);

  /* Reload IWDG counter */

  IWDG_ReloadCounter();

  /* Enable IWDG (the LSI oscillator will be enabled by hardware) */

  IWDG_Enable();

  SEG_DisplayNum(10,1);

  for(i=0;i<60000;i++);  



  while(1)

  {





     num++;

     if(num>=100)num=0;

      SEG_DisplayNum(num/10,0);

      for(i=0;i<60000;i++);   //延时



      SEG_DisplayNum(num%10,1);

      for(i=0;i<60000;i++);   //延时



      SEG_DisplayNum(num/10,0);

      for(i=0;i<60000;i++);   //延时    

      IWDG_ReloadCounter(); //喂狗 



      SEG_DisplayNum(num%10,1);

      for(i=0;i<60000;i++);   //延时



      SEG_DisplayNum(num/10,0);       

      for(i=0;i<60000;i++);   //延时



      SEG_DisplayNum(num%10,1);

      for(i=0;i<60000;i++);   //延时

      IWDG_ReloadCounter();  //喂狗

这里的代码与上期代码不同，我们使用官方标准库来重新编写。其中数码管的动态扫描没有使用滴答时钟，而是在主程序中直接用延时来完成。区别于之前的代码，我们增加了独立看门狗的功能。看门狗的喂狗操作在MAIN函数的大循环里，数码管的动态扫描中实现。

当程序发生死机时，MAIN函数的大循环将暂停运行，数码管随机显示最近一次数值，不进行动态扫描，所以，只有一位数码管显示。同时，喂狗暂停。当看门狗时间到，将发生看门狗复位操作，系统将重新复位运行。这样程序就实现了看门狗复位功能。

在实验中，由于打狗棒电压干扰的威力巨大，STM32芯片被打坏了几个引脚。驱动A、F、G的端口功能异常，而且芯片略烫，应该是引脚被打坏了。但不影响下载，其它位码显示正常。

除了看门狗复位，还有一种软件复位方式。当MCU发生硬件失效时，会进入Hardfault中数函数。Hardfault是优先级别为-1的固定类型中断，无需初始化设置。常常在MCU死机时，不知明的会进入Hardfault中断。因此，在Hardfault中断函数中，添加软件复位功能也是一种防死机现象的方法。

代码如下：

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void HardFault_Handler(void)

{

  unsigned int j;

  /* Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs */

  while (1)

  {

        SEG_DisplayNum(10,0);

        for(j=0;j<60000;j++);

        for(j=0;j<60000;j++);

        for(j=0;j<60000;j++);

        for(j=0;j<60000;j++);

        for(j=0;j<60000;j++);

        for(j=0;j<60000;j++);



        NVIC_SystemReset();  

  }

}