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

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 楼主| MCU研究实验室 发表于 2023-1-18 00:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
MCU, 看门狗, 抗干扰, STM32
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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  1. //摘要：
    

  2. /*
    

  3. 系统时钟，使用内部高速HSI倍数，系统时钟为48M。
    

  4. */
    

  5. //Programed by Cache.Lee 2023.1.4
    


  6. 

  7. #include "stm32f0xx.h"
    

  8. #include "stm32f0xx_gpio.h"
    


  9. 

  10. //GPIOA
    

  11. #define SEGA GPIO_Pin_10
    

  12. #define SEGB GPIO_Pin_9
    

  13. #define SEGC GPIO_Pin_8
    


  14. 

  15. //GPIOB
    

  16. #define SEGD GPIO_Pin_14
    

  17. #define SEGE GPIO_Pin_15
    


  18. 

  19. //GPIOA
    

  20. #define SEGF GPIO_Pin_11
    

  21. #define SEGG GPIO_Pin_12
    


  22. 

  23. //GPIOB
    

  24. #define SEGDP GPIO_Pin_13
    


  25. 

  26. //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
    

  27. void SEG_DisplayNum(unsigned int num, unsigned int no)  
    

  28. {
    

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

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

  31.   
    

  32.     switch(num) //开段码
    

  33.     {
    

  34.         case 0: //ABCDEF
    

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

  36.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE);
    

  37.             break;        
    

  38.         case 1: //BC
    

  39.             GPIO_SetBits(GPIOA,SEGB|SEGC);
    

  40.             break;        
    

  41.         case 2: //ABDEG
    

  42.             GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGG);
    

  43.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE);
    

  44.             break;        
    

  45.         case 3: //ABCDG            
    

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

  47.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD);      
    

  48.             break;
    

  49.         case 4://BCFG
    

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

  51.             break;
    

  52.         case 5://ACDFG
    

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

  54.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD);              
    

  55.             break;
    

  56.         case 6: //ACDEFG
    

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

  58.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE);   
    

  59.             break;
    

  60.         case 7: //ABC
    

  61.             GPIO_SetBits(GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC);
    

  62.            break;
    

  63.         case 8: //ABCDEFG
    

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

  65.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD|SEGE); 
    

  66.             break;
    

  67.         case 9: //ABCDFG
    

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

  69.             GPIO_SetBits(GPIOB,SEGD); 
    

  70.            break;
    

  71.         case 10: //DP 显示DP  
    

  72.            GPIO_SetBits(GPIOB,SEGDP); 
    

  73.            break;
    

  74.         default:
    

  75.             break;          
    

  76.     }
    

  77.     if(no==1)
    

  78.        GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
    

  79.     else 
    

  80.        GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11);//关位码
    

  81. }
    


  82. 

  83. void GPIOInit(void)
    

  84. {
    

  85.   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    


  86. 

  87.   //数码管断码位码 IO初始化
    

  88.   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);   
    

  89.   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
    


  90. 

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

  92.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    

  93.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    

  94.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    

  95.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  96.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    


  97. 


  98. 

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

  100.   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    

  101. }
    


  102. 


  103. 

  104. int main(void)
    

  105. {
    

  106.   unsigned long i;
    

  107.   unsigned int num=0;
    


  108. 

  109.   for(i=0;i<60000;i++);   //上电延时
    

  110.   GPIOInit();  
    


  111. 

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

  113.      dispersion) */
    

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

  115.   IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
    


  116. 

  117.   /* IWDG counter clock: LSI/32 */
    

  118.   IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_32);
    


  119. 

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

  121.      Counter Reload Value = 250ms/IWDG counter clock period
    

  122.                           = 250ms / (LSI/32)
    

  123.                           = 0.25s / (LsiFreq/32)
    

  124.                           = LsiFreq/(32 * 4)
    

  125.                           = LsiFreq/128
    

  126.    */
    

  127.   IWDG_SetReload(40000/128);
    

  128.   /* Reload IWDG counter */
    

  129.   IWDG_ReloadCounter();
    

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

  131.   IWDG_Enable();
    

  132.   SEG_DisplayNum(10,1);
    

  133.   for(i=0;i<60000;i++);  
    


  134. 

  135.   while(1)
    

  136.   {
    


  137. 


  138. 

  139.      num++;
    

  140.      if(num>=100)num=0;
    

  141.       SEG_DisplayNum(num/10,0);
    

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


  143. 

  144.       SEG_DisplayNum(num%10,1);
    

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


  146. 

  147.       SEG_DisplayNum(num/10,0);
    

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

  149.       IWDG_ReloadCounter(); //喂狗 
    


  150. 

  151.       SEG_DisplayNum(num%10,1);
    

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


  153. 

  154.       SEG_DisplayNum(num/10,0);       
    

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


  156. 

  157.       SEG_DisplayNum(num%10,1);
    

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

  159.       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：


复制
  1. void HardFault_Handler(void)
    

  2. {
    

  3.   unsigned int j;
    

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

  5.   while (1)
    

  6.   {
    

  7.         SEG_DisplayNum(10,0);
    

  8.         for(j=0;j<60000;j++);
    

  9.         for(j=0;j<60000;j++);
    

  10.         for(j=0;j<60000;j++);
    

  11.         for(j=0;j<60000;j++);
    

  12.         for(j=0;j<60000;j++);
    

  13.         for(j=0;j<60000;j++);
    


  14. 

  15.         NVIC_SystemReset();  
    

  16.   }
    

  17. }
接下来的两个视频，来对比，软件添加和不添加抗干扰手段的运行测试。
（点击蓝色文字即可跳转B站播放）

  • 没“狗”时，被一棒打死！——“看门狗”VS“打狗棒”（STM32篇
  • 有了看门的“狗”，不分胜负！——“看门狗”VS“打狗棒”（STM32篇）
如文章有不妥之处，还请各位指正。
下期我们将测试CW32芯片，精彩不容错过！










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评论

王栋春
@MCU研究实验室 ：谢谢，暂时不需要，毕竟我对软件不懂。  发表于 2023-1-19 22:54
王栋春
@MCU研究实验室 ：楼主太客气了，能跟着楼主学习俺非常高兴，就是对程序一窍不通，看个热闹。  发表于 2023-1-19 22:32
MCU研究实验室
@王栋春 ：就只有一张图，就是您看到的这样，下面半截没显示不知道是个啥，应该是我修改之前未能显示的那张，不好意思，影响您的阅读体验，很抱歉  发表于 2023-1-19 22:27
王栋春
@MCU研究实验室 ：只显示了一半，楼主还是再修改一下。  发表于 2023-1-19 22:06
MCU研究实验室
@王栋春 ：我修改一下啊，稍等  发表于 2023-1-19 21:39
王栋春
为何图一始终无法显示，楼主看一下。  发表于 2023-1-18 22:20

相关帖子
 楼主| MCU研究实验室 发表于 2023-1-19 21:39 | 显示全部楼层
我重新修改一下
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steelen 发表于 2023-1-30 14:28 | 显示全部楼层
这样的实验可以吸引眼球
但实际应用价值有限
强干扰下，硬件看门狗也会挂的
软件抗干扰其实是个笑话
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E=MC2U 发表于 2023-2-3 10:36 | 显示全部楼层
打铁还需自身硬
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归去来兮979797 发表于 2023-3-10 11:41 来自手机 | 显示全部楼层
cw32mcu抗干扰能力真强
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