系统看门狗WDOG1在i.MX RT系统启动中的应用及影响
- 分类:行业动态
- 作者:痞子衡@NXP
- 来源: 恩智浦MCU加油站
- 发布时间:2022-09-28 00:42
- 访问量:
【概要描述】看门狗模块(WDOG)在MCU应用里可以说是非常基础的功能模块。对于一个产品级的应用程序,如果它没有使能主控内部的看门狗模块,一般都不能算是一个合格的软件设计。 有的时候,硬件工程师觉得片内看门狗不可靠,还会在板级设计里再加入外部看门狗电路。 总之看门狗对于产品工作稳定性具有很重要的意义。 最近有一个i.MX RT客户注意到了芯片手册System Boot章节里提及了WDOG应用,想使能这个功能,并且要确认该功能真实生效以及评估对后续应用程序的影响。
系统看门狗WDOG1在i.MX RT系统启动中的应用及影响
【概要描述】看门狗模块(WDOG)在MCU应用里可以说是非常基础的功能模块。对于一个产品级的应用程序,如果它没有使能主控内部的看门狗模块,一般都不能算是一个合格的软件设计。
有的时候,硬件工程师觉得片内看门狗不可靠,还会在板级设计里再加入外部看门狗电路。
总之看门狗对于产品工作稳定性具有很重要的意义。
最近有一个i.MX RT客户注意到了芯片手册System Boot章节里提及了WDOG应用,想使能这个功能,并且要确认该功能真实生效以及评估对后续应用程序的影响。
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- 作者:痞子衡@NXP
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- 发布时间:2022-09-28 00:42
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看门狗模块(WDOG)在MCU应用里可以说是非常基础的功能模块。对于一个产品级的应用程序,如果它没有使能主控内部的看门狗模块,一般都不能算是一个合格的软件设计。
有的时候,硬件工程师觉得片内看门狗不可靠,还会在板级设计里再加入外部看门狗电路。
总之看门狗对于产品工作稳定性具有很重要的意义。
最近有一个i.MX RT客户注意到了芯片手册System Boot章节里提及了WDOG应用,想使能这个功能,并且要确认该功能真实生效以及评估对后续应用程序的影响。
借助客户的问题,我们来细聊下这个话题。
一、WDOG模块简介
首先我们来了解一下i.MX RT1xxx系列内部的WDOG模块,在i.MX RT1xxx内部一共有三个WDOG模块(WDOG1/2/3),虽然WDOG本质上就是个特殊功能定时器,但因为芯片设计时为其赋予的超时触发行为不同,所以其应用场合并不一样。
1.1 系统看门狗WDOG1/2
WDOG1和WDOG2属于系统看门狗,前者用于系统级复位(产生WDOG_RESET_B_DEB信号给SRC模块)防止系统发生异常,后者用于系统SNVS域安全警报(不会产生复位效果)。
不过从模块寄存器角度,WDOG1和WDOG2是一样的,因此除了超时触发行为外,它们其余方面特性是一样的:
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模块内部两个计数时钟源是固定的,来自ipg_clk_32k以及anatop_xtal32k_clk 。
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模块内部8bit定时器(Time-Out Counter)用于产生WDOG_RESET_B_DEB复位信号,计时精度固定为0.5秒,超时可设范围为0.5秒到128秒。
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块内部定时器(Power Down Counter)用于产生对外输出的复位信号WDOG_B,其超时时间固定为16秒。
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模块对外输出的信号最多有三个: WDOG_RST_B_DEB、WDOG_B、WDOG_ANY(仅WDOG1)。
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模块使能信号WDOGx->WCR[WDE]可多次设置(并不是一次复位期间仅可write one once)。
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模块配置寄存器与定时器计数值可直接修改。
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模块Time-Out Counter默认是关闭的,Power Down Counter默认是开启的。
1.2 内核看门狗WDOG3(4)
WDOG3有时候又叫RTWDOG(对于i.MX RT1170,还存在用于默认CM4从核的WDOG4),属于内核看门狗,主要用于复位内核,防止程序陷入死循环。其模块寄存器跟WDOG1/2完全不同,更接近于一般的定时器模块设计:
1. 模块内部计数时钟源有四种选择,Bus clock / LPO clock / INTCLK / ERCLK 。
2. 模块内部16bit定时器(Time-Out Counter)用于产生内核复位信号。
3. 模块使能信号WDOGx->CS[EN]可多次设置(但是其属于write-once属性)。
4. 模块配置寄存器write-once bits与定时器计数值需要特殊unlock时序才可以修改。
5. 模块Time-Out Counter默认是开启的。
二、系统ROM里对WDOG的使用
i.MX RT1xxx系列芯片上电默认都是先执行系统BootROM,在BootROM里会有对看门狗的处理。默认情况下BootROM是不启用看门狗做代码执行守护的,只有当用户烧写了指定的eFuse位,看门狗功能才会生效。BootROM并没有使用默认开启的 WDOG3,而是将其关闭并打开了WDOG1作为看门狗。
2.1 看门狗使能
i.MX RT10xx系列芯片BootROM看门狗在eFuse里配置如下,包含eFuse 0x460[21]使能位与eFuse 0x6D0[15:13]超时时间设置。
i.MX RT1160/1170 芯片BootROM看门狗在eFuse里配置如下,包含eFuse 0x9A0[15]使能位与eFuse 0x9B0[2:0]超时时间设置,以及多了eFuse 0x9B0[5:3]关于WDOG_B外部信号脚选择设置。
2.2 看门狗作用
对于i.MX RT10xx系列,BootROM看门狗主要用于Serial Downloader分支程序下(SDP 模式BT_MODE = 2'b01,或者Device Boot模式BT_MODE = 2'bx0下启动失败进入了Serial Downloader)检测与主机通讯情况,只要在设置的超时时间里没有通信交互行为,看门狗就会复位整个系统(并不是单次通信就可以的,任意超时时间内都得保持交互)。如果在Device Boot模式下能够正常启动程序,则看门狗不会被使能。
对于i.MX RT1160/1170系列,BootROM看门狗不仅在Serial Downloader分支程序中有效,其在Device Boot模式下(BT_MODE = 2'bx0)也同样被使能了,这样做主要有两个用意:
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如果因板级电路干扰导致首次启动程序失败,BootROM正常是直接跳转到了SDP模式不会再做启动程序行为。但是使能了看门狗,则在SDP模式下等待超时时间后系统复位会重新尝试启动程序,这样不断尝试直到板级干扰消失。
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如果启动程序成功,BootROM会直接跳转到目标应用程序,但无法检验目标程序是否能够正常执行。但是使能了看门狗,如果应用程序不对看门狗做有效处理,系统还是会复位回来,这样相当于做了应用程序是否执行的验证。
三、使能WDOG后对i.MX RT开发的影响
现在回到文章开头提到的客户问题,如何判断BootROM中WDOG已经生效了,这个其实特别简单,在SDP模式下插上USB线,在资源管理器里观察是不是有HID设备每隔一段时间就会重新枚举一次,没错就是WDOG捣的鬼。
那么对于应用程序的开发,有什么注意事项呢?对于i.MX RT10xx其实没有任何影响,而对于i.MX RT1160/1170,则必须在应用程序里增加对WDOG1的处理。
在恩智浦提供的头文件system_MIMXRT1xxx.c文件里SystemInit()函数中其实有关于看门狗相关代码,默认是将全部的看门狗都关一遍(DISABLE_WDOG=1),这部分代码对于i.MX RT10xx程序是可以不做的,但是对于i.MX RT1160/1170就必须要做了。
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