看門狗模塊(WDOG)在MCU應用里可以說是非常基礎的功能模塊。對于一個產(chǎn)品級的應用程序,如果它沒有使能主控內(nèi)部的看門狗模塊,一般都不能算是一個合格的軟件設計。
有的時候,硬件工程師覺得片內(nèi)看門狗不可靠,還會在板級設計里再加入外部看門狗電路。
總之看門狗對于產(chǎn)品工作穩(wěn)定性具有很重要的意義。
最近有一個i.MX RT客戶注意到了芯片手冊System Boot章節(jié)里提及了WDOG應用,想使能這個功能,并且要確認該功能真實生效以及評估對后續(xù)應用程序的影響。
借助客戶的問題,我們來細聊下這個話題。
一、WDOG模塊簡介
首先我們來了解一下i.MX RT1xxx系列內(nèi)部的WDOG模塊,在i.MX RT1xxx內(nèi)部一共有三個WDOG模塊(WDOG1/2/3),雖然WDOG本質(zhì)上就是個特殊功能定時器,但因為芯片設計時為其賦予的超時觸發(fā)行為不同,所以其應用場合并不一樣。
1.1 系統(tǒng)看門狗WDOG1/2
WDOG1和WDOG2屬于系統(tǒng)看門狗,前者用于系統(tǒng)級復位(產(chǎn)生WDOG_RESET_B_DEB信號給SRC模塊)防止系統(tǒng)發(fā)生異常,后者用于系統(tǒng)SNVS域安全警報(不會產(chǎn)生復位效果)。
不過從模塊寄存器角度,WDOG1和WDOG2是一樣的,因此除了超時觸發(fā)行為外,它們其余方面特性是一樣的:
模塊內(nèi)部兩個計數(shù)時鐘源是固定的,來自ipg_clk_32k以及anatop_xtal32k_clk 。
模塊內(nèi)部8bit定時器(Time-OutCounter)用于產(chǎn)生WDOG_RESET_B_DEB復位信號,計時精度固定為0.5秒,超時可設范圍為0.5秒到128秒。
塊內(nèi)部定時器(PowerDown Counter)用于產(chǎn)生對外輸出的復位信號WDOG_B,其超時時間固定為16秒。
模塊對外輸出的信號最多有三個:WDOG_RST_B_DEB、WDOG_B、WDOG_ANY(僅WDOG1)。
模塊使能信號WDOGx->WCR[WDE]可多次設置(并不是一次復位期間僅可write one once)。
模塊配置寄存器與定時器計數(shù)值可直接修改。
模塊Time-Out Counter默認是關閉的,PowerDown Counter默認是開啟的。
1.2 內(nèi)核看門狗WDOG3(4)
WDOG3有時候又叫RTWDOG(對于i.MX RT1170,還存在用于默認CM4從核的WDOG4),屬于內(nèi)核看門狗,主要用于復位內(nèi)核,防止程序陷入死循環(huán)。其模塊寄存器跟WDOG1/2完全不同,更接近于一般的定時器模塊設計:
1. 模塊內(nèi)部計數(shù)時鐘源有四種選擇,Bus clock / LPO clock / INTCLK / ERCLK 。
2. 模塊內(nèi)部16bit定時器(Time-OutCounter)用于產(chǎn)生內(nèi)核復位信號。
3. 模塊使能信號WDOGx->CS[EN]可多次設置(但是其屬于write-once屬性)。
4. 模塊配置寄存器write-once bits與定時器計數(shù)值需要特殊unlock時序才可以修改。
5. 模塊Time-Out Counter默認是開啟的。
二、系統(tǒng)ROM里對WDOG的使用
i.MXRT1xxx系列芯片上電默認都是先執(zhí)行系統(tǒng)BootROM,在BootROM里會有對看門狗的處理。默認情況下BootROM是不啟用看門狗做代碼執(zhí)行守護的,只有當用戶燒寫了指定的eFuse位,看門狗功能才會生效。BootROM并沒有使用默認開啟的 WDOG3,而是將其關閉并打開了WDOG1作為看門狗。
2.1 看門狗使能
i.MXRT10xx系列芯片BootROM看門狗在eFuse里配置如下,包含eFuse 0x460[21]使能位與eFuse 0x6D0[15:13]超時時間設置。
i.MXRT1160/1170 芯片BootROM看門狗在eFuse里配置如下,包含eFuse 0x9A0[15]使能位與eFuse 0x9B0[2:0]超時時間設置,以及多了eFuse0x9B0[5:3]關于WDOG_B外部信號腳選擇設置。
2.2 看門狗作用
對于i.MXRT10xx系列,BootROM看門狗主要用于Serial Downloader分支程序下(SDP 模式BT_MODE = 2'b01,或者Device Boot模式BT_MODE = 2'bx0下啟動失敗進入了Serial Downloader)檢測與主機通訊情況,只要在設置的超時時間里沒有通信交互行為,看門狗就會復位整個系統(tǒng)(并不是單次通信就可以的,任意超時時間內(nèi)都得保持交互)。如果在Device Boot模式下能夠正常啟動程序,則看門狗不會被使能。
對于i.MXRT1160/1170系列,BootROM看門狗不僅在Serial Downloader分支程序中有效,其在Device Boot模式下(BT_MODE = 2'bx0)也同樣被使能了,這樣做主要有兩個用意:
如果因板級電路干擾導致首次啟動程序失敗,BootROM正常是直接跳轉(zhuǎn)到了SDP模式不會再做啟動程序行為。但是使能了看門狗,則在SDP模式下等待超時時間后系統(tǒng)復位會重新嘗試啟動程序,這樣不斷嘗試直到板級干擾消失。
如果啟動程序成功,BootROM會直接跳轉(zhuǎn)到目標應用程序,但無法檢驗目標程序是否能夠正常執(zhí)行。但是使能了看門狗,如果應用程序不對看門狗做有效處理,系統(tǒng)還是會復位回來,這樣相當于做了應用程序是否執(zhí)行的驗證。
三、使能WDOG后對i.MX RT開發(fā)的影響
現(xiàn)在回到文章開頭提到的客戶問題,如何判斷BootROM中WDOG已經(jīng)生效了,這個其實特別簡單,在SDP模式下插上USB線,在資源管理器里觀察是不是有HID設備每隔一段時間就會重新枚舉一次,沒錯就是WDOG搗的鬼。
那么對于應用程序的開發(fā),有什么注意事項呢?對于i.MX RT10xx其實沒有任何影響,而對于i.MX RT1160/1170,則必須在應用程序里增加對WDOG1的處理。
在恩智浦提供的頭文件system_MIMXRT1xxx.c文件里SystemInit()函數(shù)中其實有關于看門狗相關代碼,默認是將全部的看門狗都關一遍(DISABLE_WDOG=1),這部分代碼對于i.MX RT10xx程序是可以不做的,但是對于i.MX RT1160/1170就必須要做了。
審核編輯 :李倩
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原文標題:系統(tǒng)看門狗WDOG1在i.MX RT系統(tǒng)啟動中的應用及影響
文章出處:【微信號:NXP_SMART_HARDWARE,微信公眾號:恩智浦MCU加油站】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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