“看門狗”VS“打狗棒”,誰勝誰負?（CW32篇）——MCU抗干擾實驗系列專題（4）

上一期文章，我們講了基于STM32的抗干擾方法：增加硬件失效時軟件復位及看門狗功能。這期我們將介紹基于CW32 的抗干擾問題。

在1、2期文章和視頻中(可進入”MCU研究實驗室”公眾號查看原文)，為了公平起見，所有的MCU使用的是同一個工程程序，（不同的MCU，時鐘和GPIO的配置略有不同，使用宏定義區分MCU），除了使用滴答時鐘和基本GPIO操作外，沒有任何抗干擾手段，全靠MCU內部自身的抗干擾能力進行的測試。結果，只有芯源CW32 MCU沒有徹底死機外，其它均有死機現象。

這種死機現象，在我們實際開發產品時，是禁止發生的。為了對付這種干擾，除了硬件上有些技術對策，那軟件上又有些什么呢？

當然是我們最熟悉的看門狗了?！翱撮T狗”這個神器在“古老的年代”51時期，那是沒有的，需要在外面加一個“昂貴”的芯片來實現。當然，現在新時代，所有的ARM MCU基本上都標配了看門狗外設。

CW32在抗干擾測試時，也偶有自身復位現象。當然如果我們增加了看門狗抗干擾技術，那設計出來的產品不是更穩定嗎！

看門狗是啥呢，我們來看一下，CW32芯片的用戶手冊，關于看門狗的介紹。

這里我們就不詳細展開其內容了。直接來看核心代碼：

//系統時鐘配置為48M HSI倍數
#include "main.h"
#include "cw32f030_gpio.h"

//GPIOA端口
#define SEGA GPIO_PIN_10
#define SEGB GPIO_PIN_9
#define SEGC GPIO_PIN_8

//GPIOB端口
#define SEGD GPIO_PIN_14
#define SEGE GPIO_PIN_15

//GPIOA端口
#define SEGF GPIO_PIN_11
#define SEGG GPIO_PIN_12

//GPIOB端口
#define SEGDP GPIO_PIN_13

//num:需要顯示的數字，no:0顯示左邊數碼管，1顯示右邊數碼管
void SEG_DisplayNum(unsigned int num, unsigned int no)
{
    GPIO_WritePin(CW_GPIOA,0xffff,GPIO_Pin_RESET);//關段碼、位碼
    GPIO_WritePin(CW_GPIOB,0xffff,GPIO_Pin_RESET);//

switch(num) //開斷碼
    {
case 0: //ABCDEF
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);
break;        
case 1: //BC
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGB|SEGC,GPIO_Pin_SET);
break;        
case 2: //ABDEG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGG,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);
break;        
case 3: //ABCDG            
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET);      
break;
case 4://BCFG
             GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGF|SEGB|SEGC|SEGG,GPIO_Pin_SET);         
break;
case 5://ACDFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET);              
break;
case 6: //ACDEFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET);   
break;
case 7: //ABC
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC,GPIO_Pin_SET);
break;
case 8: //ABCDEFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD|SEGE,GPIO_Pin_SET); 
break;
case 9: //ABCDFG
            GPIO_WritePin(CW_GPIOA,SEGA|SEGB|SEGC|SEGG|SEGF,GPIO_Pin_SET);
            GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGD,GPIO_Pin_SET); 
break;
case 10: //DP 顯示DP  
           GPIO_WritePin(CW_GPIOB,SEGDP,GPIO_Pin_SET); 
break;
default:
break;          
    }
if(no==1)
        PB12_SETHIGH();//開位碼
else
        PB11_SETHIGH();//開位碼
}

void RCC_Configuration(void)
{
/* 0. HSI使能并校準 */
  RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);

/* 1. 設置HCLK和PCLK的分頻系數*/
  RCC_HCLKPRS_Config(RCC_HCLK_DIV1);
  RCC_PCLKPRS_Config(RCC_PCLK_DIV1);

/* 2. 使能PLL，通過PLL倍頻到64MHz */
  RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000, 6);     // HSI 默認輸出頻率8MHz

  __RCC_FLASH_CLK_ENABLE();
  FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_3);   

/* 3. 時鐘切換到PLL */
  RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);
  RCC_SystemCoreClockUpdate(48000000);  
}


void GPIOInit(void)
{  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//數碼管斷碼位碼 IO初始化
  GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_NONE; //LED1 
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);  

  GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;
  GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);   
}


int main()
{
unsigned long i;
unsigned int num=0;

  IWDT_InitTypeDef IWDT_InitStruct = {0};  

for(i=0;i<60000;i++);   //上電延時

  RCC_Configuration(); //時鐘配置
  GPIOInit();           //數碼管GPIO初始化

//使用獨立看門狗功能   
  CW_SYSCTRL->APBEN1_f.IWDT = 1U;    //使能IWDT模塊
  IWDT_InitStruct.IWDT_ITState = ENABLE;
  IWDT_InitStruct.IWDT_OverFlowAction = IWDT_OVERFLOW_ACTION_INT;   //溢出后產生中斷不復位
  IWDT_InitStruct.IWDT_Pause = IWDT_SLEEP_PAUSE;
  IWDT_InitStruct.IWDT_Prescaler = IWDT_Prescaler_DIV4;
  IWDT_InitStruct.IWDT_ReloadValue = (IWDT_FREQ >> 2) / 1000 * 280 - 1;  // 由于IWDT的時鐘為RC10K, 設置為280實際溢出時間為256ms左右
  IWDT_InitStruct.IWDT_WindowValue = 0xFFF;
  IWDT_Init(&IWDT_InitStruct);
  IWDT_Cmd();

  __disable_irq(); 
  NVIC_EnableIRQ(WDT_IRQn);
  __enable_irq();  


while(1)
  {
      num++; //一個循環，數據加1
if(num>=100)num=0; //限數0-99

      SEG_DisplayNum(num/10,0);  //顯示數據十位
for(i=0;i<60000;i++);   //延時

      SEG_DisplayNum(num%10,1);  //顯示數據個位
for(i=0;i<60000;i++);   //延時
       IWDT_Refresh();  //喂狗

      SEG_DisplayNum(num/10,0);  //顯示數據十位
for(i=0;i<60000;i++);   //延時    
      IWDT_Refresh();  //喂狗

      SEG_DisplayNum(num%10,1);  //顯示數據個位
for(i=0;i<60000;i++);   //延時


      SEG_DisplayNum(num/10,0);    //顯示數據十位  
for(i=0;i<60000;i++);   //延時
      IWDT_Refresh();  //喂狗

      SEG_DisplayNum(num%10,1);  //顯示數據個位
for(i=0;i<60000;i++);   //延時
      IWDT_Refresh(); //喂狗
  }
}

//CW32看門狗中斷函數
void WDT_IRQHandler(void)
{
unsigned int j;

if(CW_IWDT->SR & IWDT_SR_OV_Msk) 
  { //獨立看門狗溢出發生    
    IWDT_ClearOVFlag(); /*清除標志 */

while (1)
    {
        SEG_DisplayNum(10,1); //顯示右測數碼管的小數點位

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

        __NVIC_SystemReset();  //軟件復位，系統重新運行。
    }
  }
}

這里的代碼與1、2期代碼不同，我們使用官方標準庫來重新編寫。其中數碼管的動態掃描沒有使用滴答時鐘，而是在主程序中直接用延時來完成。區別于之前的代碼，我們增加了獨立看門狗的功能?？撮T狗的喂狗操作在MAIN函數的大循環里，數碼管的動態掃描中實現。

當程序發生死機時，MAIN函數的大循環將暫停運行，數碼管隨機顯示最近一次數值，不進行動態掃描，所以，只有一位數碼管顯示。同時，喂狗暫停。

看門狗的代碼配置為產生中斷不復位。與STM32不同，看門狗可以停止復位，先進中斷。因此，當看門狗時間到，進入看門狗中斷函數WDT_IRQHandler()中，在中斷函數中，將右則數碼管小數點顯示出來，并進行軟件復位。這樣通過小數點顯示再判斷看門狗事件的發生。

除了看門狗復位，還有一種軟件復位方式。當MCU發生硬件失效時，會進入Hardfault中數函數。Hardfault是優先級別為-1的固定類型中斷，無需初始化設置。常常在MCU死機時，不知明的會進入Hardfault中斷。因此，在Hardfault中斷函數中，添加軟件復位功能也是一種防死機現象的方法。

Hardfault中斷函數中代碼如下：

void HardFault_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN HardFault_IRQn */

    unsigned int j;
  /* USER CODE END HardFault_IRQn */
  while (1)
  {
    /* USER CODE BEGIN W1_HardFault_IRQn */
    while (1)
    {
        SEG_DisplayNum(10,0);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);
        for(j=0;j<60000;j++);

        __NVIC_SystemReset();
    }
    /* USER CODE END W1_HardFault_IRQn */
  }
}

34這就是CW32關于看門狗的一個介紹。

CW32芯片本身在內部設計的時候充分考慮了各種ESD抗干擾手段，所以即使軟件上不加任何軟件抗干擾處理，它自身已經有比較強的抗干擾能力了。然后，所以我們做實驗的結果，沒有STM32那么明顯，就是加看門狗和不加看門狗都沒那么明顯，它本身就可以扛得住各種干擾了。

但是，一個規范性的程序，一個可靠性的軟硬設計都非常重要。建議用戶在產品開發的時候，還是應該把看門狗功能加上去。因為外面可能有雷擊，有各種電網的波動，各種意外。那么當意外發生的時候，MCU不能死機，但可以復位，可以重新運行，不能死鎖。所以我們要養成良好的編程習慣，養成良好的產品設計思維，要把我們抗干擾這個手段加上去，這也是我們給大家一直來做這個抗干擾實驗的一個目的和意義所在。

審核編輯：湯梓紅