《DNESP32S3使用指南-IDF版_V1.6》第十六章 WATCH_DOG实验

jf_85110202

2024-12-17 09:20:56

731 单片机正点原子开发板 ESP32

第十六章 WATCH_DOG实验

本章，我们将学习看门狗，基于定时器功能，教大家如何用定时器模拟看门狗功能。

本章分为如下几个小节：

16.1 看门狗简介

16.2 硬件设计

16.3 程序设计

16.4 下载验证

16.1 看门狗简介

MCU可能工作在一些复杂环境，可能受到某些电磁干扰出现程序跑飞，导致死循环无法继续执行工作，看门狗的作用就是为了避免这种情况。看门狗的本质也是一个定时器，在程序启动后，需要在一定的时间内再给它一个信号，俗称“喂狗”。如果没有按时“喂狗”，说明系统或软件出现了不可预知的问题(比如软件卡在某个循环或逾期事件中)，这时看门狗就向系统发送个复位信号，使整个系统重启，重新进入正常的工作状态。看门狗有助于检测、处理系统或软件的错误行为。

ESP32-S3中有三个数字看门狗定时器、1个模拟看门狗定时器和一个XTAL32K看门狗定时器，他们在各自有特定条件运行。本实验主要用是通用定时器模拟看门狗功能。

本实验用到的函数跟第十四章ESPtiMER实验用到的函数是一致的。

16.2 硬件设计

16.2.1 例程功能

程序运行后，开发板板载的LED因不停的复位而闪烁，但如果按下BOOT按键进行喂狗，那么就不会产生复位，LED也就保持常亮，一旦超过看门狗的溢出时间（Tout=1000毫秒）没有按下BOOT按键进行喂狗，那么就会进行复位，LED也就会熄灭一次。

16.2.2 硬件资源

1. LED

LED - IO1

2. 按键

BOOT - IO0

3. ESPTIMER

16.2.3 原理图

本章实验使用的定时器为ESP32-S3的片上资源，因此并没有相应的连接原理图。

16.3 程序设计

16.3.1 程序流程图

程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：

图16.3.1.1 WATCH_DOG实验程序流程图

16.3.2 WATCH_DOG函数解析

本实验用到的函数跟第十四章ESPTIMER实验使用的定时器是一致的，在此不作出赘述，请读者们参考第十四章的内容。

16.3.3 WATCH_DOG驱动解析

在IDF版的07_wdt例程中，作者在07_wdt \components\BSP路径下新增了一个WDT文件夹，用于存放wdt.c和wdt.h这两个文件。其中，wdt.h文件负责声明WDT相关的函数和变量，而wdt.c文件则实现了WDT的驱动代码。下面，我们将详细解析这两个文件的实现内容。

1，wdt.h文件

/* 引脚定义 */

#define BOOT_INT_GPIO_PIN GPIO_NUM_0

/*IO操作*/

#define BOOT gpio_get_level(BOOT_INT_GPIO_PIN)

/* 函数声明 */

void exit_init(void); /* 外部中断初始化程序 */

2，wdt.c文件

/**

* @Brief 初始化任务看门狗计时器

* @param tps: 定时器周期

void esptim_int_init(uint64_t tps)

{

esp_timer_handle_t esp_tim_handle; /* 定时器回调函数句柄 */

/* 定义一个定时器结构体 */

esp_timer_create_args_t tim_periodic_arg = {

.callback = &esptim_callback, /* 设置回调函数 */

.arg = NULL, /* 不携带参数 */

};

esp_timer_create(&tim_periodic_arg, &esp_tim_handle); /* 创建一个事件 */

esp_timer_start_periodic(esp_tim_handle, tps); /* 每周期内触发一次 */

}

/**

* @brief 重新启动当前运行的计时器

* @param timeout: 定时器超时时间，该超时时间以微妙作为基本计算单位，

故而设置超时时间为1s，则需要转换为微妙（μs），

即timeout = 1s = 1000000μs

* @retval 无

void restart_timer(uint64_t timeout)

{

/* 重新启动当前运行的计时器，用以模拟喂狗过程 */

esp_timer_restart(esp_tim_handle, timeout);

}

/**

* @brief 看门狗回调函数

* @param arg: 无参数传入

* @retval 无

void IRAM_ATTR wdt_isr_handler(void *arg)

{

esp_restart(); /* 若没有及时进行喂狗，那么芯片将一直进行复位 */

}

WDT的初始化函数中调用了看门狗回调函数，用以模拟当定时器溢出时产生的复位现象。

同时，我们在restart_timer()函数中调用了esp_timer_restart()。该函数的主要作用在于：当函数在调用时重新启动当前所运行的定时器，用以模拟喂狗过程。对于该函数而言，我们假设给定的计时器为一次性计时器，那么计时器将立即重启，并在timeout_us微秒内超时一次。当假设给定的计时器为周期性计时器，那么立即以新的timeout_us微秒周期重新启动计时器。

另外，在wdt_isr_handler()中调用了esp_restart()。该函数的主要作用在于将芯片复位，用以模拟程序在没有“喂狗”的情况下跑飞。此函数既可以从PRO中调用，也可以从APPCPU调用。成功重启后，CPU重置原因将为SW_CPU_reset。外设如Wi-Fi、BT、UART0、SPI1和传统定时器除外）不会重置。此函数不会返回。

16.3.4 CMakeLists.txt文件

打开本实验BSP下的CMakeLists.txt文件，其内容如下所示：

set(src_dirs

KEY

LED

WDT)

set(include_dirs

KEY

LED

WDT)

set(requires

driver

esp_timer)

idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs}

INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})

component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)

上述的红色KEY、WDT驱动需要由开发者自行添加，以确保WDT驱动能够顺利集成到构建系统中。需要注意的是我们的依赖库（requires）需要添加上ESP32-S3定时器定时器的库，这些步骤是必不可少的，它确保了WDT驱动的正确性和可用性，为后续的开发工作提供了坚实的基础。

16.3.5 实验应用代码

打开main/main.c文件，该文件定义了工程入口函数，名为app_main。该函数代码如下。

/**

* @brief 程序入口

* @param 无

* @retval 无

void app_main(void)

{

esp_err_t rets;

ret = nvs_flash_init(); /* 初始化NVS */

if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||

ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)

{

ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());

ret = nvs_flash_init();

}

led_init(); /* 初始化LED */

key_init(); /* 初始化按键 */

wdt_init(1000000); /* 初始化定时器 */

LED(0); /* LED灯常亮 */

while (1)

{

if (key_scan(0) == BOOT_PRES) /* 如果BOOT按下则喂狗 */

{

restart_timer(1000000); /* 喂狗 */

}

vTaskDelay(10); /* LED闪烁 */

}

可以看到应用代码中，LED初始化后，LED会处于常亮状态，随后初始化WDT模拟定时器溢出过程，会看见LED在不断闪烁，此时的ESP32-S3芯片处于一直复位状态。接着在while循环中重复判断BOOT按键是否被按下，若按下则进行“喂狗”操作，若在WDT溢出前都为按下BOOT按键，那么就不会产生复位，LED也就保持常亮。

16.4 下载验证

在完成编译和烧录操作后，可以看到板子上的LED每间隔一段时间（大约1秒）就闪烁一次，这是因为WDT不断地对芯片进行复位。接下来若以时间间隔小于1秒（大约）的速度频繁地按下BOOT按键，则可以在芯片复位前及时“喂狗”，具体的现象为LED常亮。

本主题由 liuyongwangzi 于 2024-12-17 09:22 添加图标推荐