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[MCU] “看门狗”VS“打狗棒”,谁胜谁负?（CW32篇）——MCU抗干扰实验系列专题（4）

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 楼主| MCU研究实验室 发表于 2023-1-18 20:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
MCU, 抗干扰, 看门狗
本帖最后由 MCU研究实验室 于 2023-2-2 14:02 编辑

上一期文章，我们讲了基于STM32的抗干扰方法：增加硬件失效时软件复位及看门狗功能。这期我们将介绍基于CW32 的抗干扰问题。
在1、2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CW32 MCU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。
CW32在抗干扰测试时，也偶有自身复位现象。当然如果我们增加了看门狗抗干扰技术，那设计出来的产品不是更稳定吗！
看门狗是啥呢，我们来看一下，CW32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. //系统时钟配置为48M HSI倍数
    

  2. #include "main.h"
    

  3. #include "cw32f030_gpio.h"
    


  4. 

  5. //GPIOA端口
    

  6. #define SEGA GPIO_PIN_10
    

  7. #define SEGB GPIO_PIN_9
    

  8. #define SEGC GPIO_PIN_8
    


  9. 

  10. //GPIOB端口
    

  11. #define SEGD GPIO_PIN_14
    

  12. #define SEGE GPIO_PIN_15
    


  13. 

  14. //GPIOA端口
    

  15. #define SEGF GPIO_PIN_11
    

  16. #define SEGG GPIO_PIN_12
    


  17. 

  18. //GPIOB端口
    

  19. #define SEGDP GPIO_PIN_13
    


  20. 

  21. //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
    

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

  23. {
    

  24.     GPIO_WritePin(CW_GPIOA,0xffff,GPIO_Pin_RESET);//关段码、位码
    

  25.     GPIO_WritePin(CW_GPIOB,0xffff,GPIO_Pin_RESET);//
    


  26. 

  27. switch(num) //开断码
    

  28.     {
    

  29. case 0: //ABCDEF
    

  30.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGF,GPIO_Pin_SET);
    

  31.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);
    

  32. break;        
    

  33. case 1: //BC
    

  34.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGB|SEGC,GPIO_Pin_SET);
    

  35. break;        
    

  36. case 2: //ABDEG
    

  37.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGG,GPIO_Pin_SET);
    

  38.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);
    

  39. break;        
    

  40. case 3: //ABCDG            
    

  41.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG,GPIO_Pin_SET);
    

  42.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET);      
    

  43. break;
    

  44. case 4://BCFG
    

  45.              GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGF|SEGB|SEGC|SEGG,GPIO_Pin_SET);         
    

  46. break;
    

  47. case 5://ACDFG
    

  48.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
    

  49.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET);              
    

  50. break;
    

  51. case 6: //ACDEFG
    

  52.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
    

  53.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);   
    

  54. break;
    

  55. case 7: //ABC
    

  56.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC,GPIO_Pin_SET);
    

  57. break;
    

  58. case 8: //ABCDEFG
    

  59.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
    

  60.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET); 
    

  61. break;
    

  62. case 9: //ABCDFG
    

  63.             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
    

  64.             GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET); 
    

  65. break;
    

  66. case 10: //DP 显示DP  
    

  67.            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGDP,GPIO_Pin_SET); 
    

  68. break;
    

  69. default:
    

  70. break;          
    

  71.     }
    

  72. if(no==1)
    

  73.         PB12_SETHIGH();//开位码
    

  74. else
    

  75.         PB11_SETHIGH();//开位码
    

  76. }
    


  77. 

  78. void RCC_Configuration(void)
    

  79. {
    

  80. /* 0. HSI使能并校准 */
    

  81.   RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);
    


  82. 

  83. /* 1. 设置HCLK和PCLK的分频系数*/
    

  84.   RCC_HCLKPRS_Config(RCC_HCLK_DIV1);
    

  85.   RCC_PCLKPRS_Config(RCC_PCLK_DIV1);
    


  86. 

  87. /* 2. 使能PLL，通过PLL倍频到64MHz */
    

  88.   RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000, 6);     // HSI 默认输出频率8MHz
    


  89. 

  90.   __RCC_FLASH_CLK_ENABLE();
    

  91.   FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_3);   
    


  92. 

  93. /* 3. 时钟切换到PLL */
    

  94.   RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);
    

  95.   RCC_SystemCoreClockUpdate(48000000);  
    

  96. }
    


  97. 


  98. 

  99. void GPIOInit(void)
    

  100. {  
    

  101.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    


  102. 

  103.   __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    

  104.   __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    


  105. 

  106. //数码管断码位码 IO初始化
    

  107.   GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE; //LED1 
    

  108.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    

  109.   GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12;
    

  110.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    

  111.   GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);  
    


  112. 

  113.   GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;
    

  114.   GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);   
    

  115. }
    


  116. 


  117. 

  118. int main()
    

  119. {
    

  120. unsigned long i;
    

  121. unsigned int num=0;
    


  122. 

  123.   IWDT_InitTypeDef IWDT_InitStruct = {0};  
    


  124. 

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


  126. 

  127.   RCC_Configuration(); //时钟配置
    

  128.   GPIOInit();           //数码管GPIO初始化
    


  129. 

  130. //使用独立看门狗功能   
    

  131.   CW_SYSCTRL->APBEN1_f.IWDT = 1U;    //使能IWDT模块
    

  132.   IWDT_InitStruct.IWDT_ITState = ENABLE;
    

  133.   IWDT_InitStruct.IWDT_OverFlowAction = IWDT_OVERFLOW_ACTION_INT;   //溢出后产生中断不复位
    

  134.   IWDT_InitStruct.IWDT_Pause = IWDT_SLEEP_PAUSE;
    

  135.   IWDT_InitStruct.IWDT_Prescaler = IWDT_Prescaler_DIV4;
    

  136.   IWDT_InitStruct.IWDT_ReloadValue = (IWDT_FREQ >> 2) / 1000 * 280 - 1;  // 由于IWDT的时钟为RC10K, 设置为280实际溢出时间为256ms左右
    

  137.   IWDT_InitStruct.IWDT_WindowValue = 0xFFF;
    

  138.   IWDT_Init(&IWDT_InitStruct);
    

  139.   IWDT_Cmd();
    


  140. 

  141.   __disable_irq(); 
    

  142.   NVIC_EnableIRQ(WDT_IRQn);
    

  143.   __enable_irq();  
    


  144. 


  145. 

  146. while(1)
    

  147.   {
    

  148.       num++; //一个循环，数据加1
    

  149. if(num>=100)num=0; //限数0-99
    


  150. 

  151.       SEG_DisplayNum(num/10,0);  //显示数据十位
    

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


  153. 

  154.       SEG_DisplayNum(num%10,1);  //显示数据个位
    

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

  156.        IWDT_Refresh();  //喂狗
    


  157. 

  158.       SEG_DisplayNum(num/10,0);  //显示数据十位
    

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

  160.       IWDT_Refresh();  //喂狗
    


  161. 

  162.       SEG_DisplayNum(num%10,1);  //显示数据个位
    

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


  164. 


  165. 

  166.       SEG_DisplayNum(num/10,0);    //显示数据十位  
    

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

  168.       IWDT_Refresh();  //喂狗
    


  169. 

  170.       SEG_DisplayNum(num%10,1);  //显示数据个位
    

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

  172.       IWDT_Refresh(); //喂狗
    

  173.   }
    

  174. }
    


  175. 

  176. //CW32看门狗中断函数
    

  177. void WDT_IRQHandler(void)
    

  178. {
    

  179. unsigned int j;
    


  180. 

  181. if(CW_IWDT->SR & IWDT_SR_OV_Msk) 
    

  182.   { //独立看门狗溢出发生    
    

  183.     IWDT_ClearOVFlag(); /*清除标志 */
    


  184. 

  185. while (1)
    

  186.     {
    

  187.         SEG_DisplayNum(10,1); //显示右测数码管的小数点位
    


  188. 

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

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

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

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

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

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


  195. 

  196.         __NVIC_SystemReset();  //软件复位，系统重新运行。
    

  197.     }
    

  198.   }
    

  199. }
这里的代码与1、2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。
看门狗的代码配置为产生中断不复位。与STM32不同，看门狗可以停止复位，先进中断。因此，当看门狗时间到，进入看门狗中断函数WDT_IRQHandler()中，在中断函数中，将右则数码管小数点显示出来，并进行软件复位。这样通过小数点显示再判断看门狗事件的发生。
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。
Hardfault中断函数中代码如下：
复制
  1. void HardFault_Handler(void)
    

  2. {
    

  3.   /* USER CODE BEGIN HardFault_IRQn */
    


  4. 

  5.     unsigned int j;
    

  6.   /* USER CODE END HardFault_IRQn */
    

  7.   while (1)
    

  8.   {
    

  9.     /* USER CODE BEGIN W1_HardFault_IRQn */
    

  10.     while (1)
    

  11.     {
    

  12.         SEG_DisplayNum(10,0);
    

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

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

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

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

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

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


  19. 

  20.         __NVIC_SystemReset();
    

  21.     }
    

  22.     /* USER CODE END W1_HardFault_IRQn */
    

  23.   }
    

  24. }
点击链接即可观看视频及讲解：
“看门狗”VS“打狗棒”,谁胜谁负?（CW32篇）
（CW32篇）程序讲解

这就是CW32关于看门狗的一个介绍。
CW32芯片本身在内部设计的时候充分考虑了各种ESD抗干扰手段，所以即使软件上不加任何软件抗干扰处理，它自身已经有比较强的抗干扰能力了。然后，所以我们做实验的结果，没有STM32那么明显，就是加看门狗和不加看门狗都没那么明显，它本身就可以扛得住各种干扰了。
但是，一个规范性的程序，一个可靠性的软硬设计都非常重要。建议用户在产品开发的时候，还是应该把看门狗功能加上去。因为外面可能有雷击，有各种电网的波动，各种意外。那么当意外发生的时候，MCU不能死机，但可以复位，可以重新运行，不能死锁。所以我们要养成良好的编程习惯，养成良好的产品设计思维，要把我们抗干扰这个手段加上去，这也是我们给大家一直来做这个抗干扰实验的一个目的和意义所在。




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