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[导读]看门狗(watch dog)是一个定时器,可以设置一个定时时间,计时到时会把MCU复位,所以MCU必须要在定时时间到之前将计数值重置(这个动作通常称为喂狗)。在嵌入式系统中加入看门狗,可以监测MCU是否还在正常运行,如果软件跑进死循环、或者出现其他错误,导致不能及时重置看门狗计时器,则时间一到MCU就会被复位,重新回到初始状态,以此跳出错误状态。

(抱歉,昨天这篇文章已经发过,但是后来发现两个错误,一是访问dog_flag变量时应该当作临界段保护,二是事件标志组的代码里置事件标志组bit2时参数应该是0x04而不是0x03,现已将两段代码更正,造成的不便敬请谅解)

1)看门狗基础知识

看门狗(watch dog)是一个定时器,可以设置一个定时时间,计时到时会把MCU复位,所以MCU必须要在定时时间到之前将计数值重置(这个动作通常称为喂狗)。在嵌入式系统中加入看门狗,可以监测MCU是否还在正常运行,如果软件跑进死循环、或者出现其他错误,导致不能及时重置看门狗计时器,则时间一到MCU就会被复位,重新回到初始状态,以此跳出错误状态。

在裸机编程时,只需把喂狗操作放在主循环中,确保正常运行时一个循环的最长时间不超过看门狗计时器的时间,看门狗就能起到监测系统是否正常运行的作用。

特别注意:不要把喂狗操作放在定时器中断中,因为这样即使主程序进入了死循环,定时器中断仍然会定期运行,起不到看门狗溢出的作用。

2)多任务环境中如何喂狗

在多任务环境,如多RTOS系统中,同时有多个任务在运行,每个任务相相当于一个无限循环,操作系统在后台调度使得它们都能运行。如果在这种情况下,我们简单地在每个任务的主循环中都加入喂狗操作,那么就起不到看门狗的监测作用了。因为,此时系统中只要有一个任务在正常运行,也能起到定期喂狗的作用,即使其他任务有进入死循环、或者其他不能跳出的错误时,看门狗也不能起到作用。

那么在多任务系统中应该如何喂狗呢?我们知道,看门狗的目的是为了监测错误,那么我们只要将所有任务的状态都检查一下,如果都正常才执行喂狗操作。

假设系统中有4个任务,DefaultTask、Task01、Task02、Task03。我们先建立一个全局变量dog_flag用于存储各个任务的喂狗状态;在前3个任务的主循环中,把dog_flag对应的bit位置位,DefaultTask置位bit0、Task01置位bit1、Task02置位bit2;在最后的Task03任务中,循环检查是否所有在使用的bit位都被置位,如果都被置位,则说明其他所有的任务的主循环都在正常运行,那么可以喂狗;同时最后要将dog_flag清零,以用于下一次监测置位。

简单的代码实现示例如下(注意在读写dog_flag的语句属于临界段,需要保护起来):


3)事件标志组应用于多任务喂狗

上述的代码是最直观容易理解的,而实际上,在大部分的RTOS中,有一种更优雅的实现方式,那就是利用事件标准组。

我们之前讲freeRTOS的时候,在事件标志组相关的章节提到过,在事件标志组的变量中,每个bit位表示了一个事件,正好相当于这里我们用于监测各个任务主循环是否执行到的bit位。同时,事件标志组可以通知其他任务,我们可以利用这个特性,在喂狗的任务中等待其他所有任务的发送的事件标志,如果全都等到了,就喂狗并清除事件。

以freeRTOS环境为例,示例如下:

要注意一下,使用事件标志组时,由于要等到所有的事件后,才能向后执行完一个循环,所以,一般建议单独建立一个任务用于喂狗,这个任务中不再执行其他操作。

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