Linux高級應用（十四）看門狗的驅動設計-有解無憂

一、什么是看門狗定時器
看門狗是一個定時器（倒計時），有計時的功能，當看門狗的計數值減為0，會產生一個復位信號給處理器，這樣處理器就會重啟，軟體就會重新運行，

二、看門狗定時器的作用
當系統在運行的程序中，由于受到干擾（雷擊、電機運行、手機、汽車…）或者系統的錯誤，而產生了死機（程式跑飛）不能正常作業，看門狗可以讓系統自動重啟，重新開始運行代碼，讓系統恢復到正常作業的狀態，

看門狗不是用來解決產品設計的bug，

三、S5PV210的看門狗
1、計時值是16bits的，
2、看門狗定時器有兩個功能：
1）作為看門狗，可以產生復位信號（講解）
2）作為一個普通的定時器，可以產生周期性的中斷

四、S5PV210看門狗的原理（復位功能）

見看門狗框圖

五、看門狗的暫存器
只需要理解WTCON和WTCNT兩個暫存器，

六、解決三個問題
1）C語言的位操作運算
在處理器中，一般一個暫存器都是32bits的，每個位都有特殊的含義，通常配置暫存器的時候，不是配置暫存器的整個值，而是配置暫存器的某個位，
C位操作運算子：&、|、~、^、<<、>>

求：
1<<2 + 3 = 1<<(2+3)=32

例1：求一個位元組資料中，有多少個位為1？
int byte_cnt(unsigned char data)
{
int count = 0;
for(int i=0;i<8;i++)
{
if(data & (1<<i))
count++;
}

return count;

}

例2：unsigned int data，將data的第10位置1，其他位保持不變，
data = data | (1<<10);
data |= (1<<10);

例3：unsigned int data，將data的第10位清0，其他位保持不變，
data = data & ~(1<<10);
data &= ~(1<<10);

例4：unsigned int data，將data的第10位取反，其他位保持不變，
data ^= (1<<10);

2)如何通過地址訪問地址下的資料
在處理器中，每個暫存器都有唯一的地址，我們配置暫存器的時候，通常都是通過暫存器的地址來配置的，所以需要理解通過暫存器的地址如何訪問地址下的內容，

例1：將0xaa66寫入地址0x67a9
0x67a9 = 0xaa66;不對

unsigned short *p=NULL;//定義一個指向unsigned short資料的指標，思考：sizeof§\sizeof(*p)
p = (unsigned short *)0x67a9;
*p = 0xaa66;
或者：
*(unsigned short *)0x67a9 = 0xaa66

題目是有問題的，

例2:將0x12345678寫入0x40000000地址，
答：
*(unsigned int *)0x40000000 = 0x12345678;

例3：讀出0x40000000地址下int的資料給a；
答：
unsigned int a;
a = *(unsigned int *)0x40000000;

3)在驅動中，如何訪問處理器的暫存器？

物理地址：硬體實際的地址，在原理圖或者處理器的使用手冊中，得到的都是物理地址，在裸機環境下，可以直接訪問物理地址，

虛擬地址：作業系統使用的地址是虛擬地址，虛擬地址是對應到物理地址的，操作做系統不能直接使用物理地址，要使用物理地址對應的虛擬地址，

驅動程式是作業在Linux內核中的，是的地址是虛擬地址，

結論：我們需要知道WTCON和WTCNT這兩個暫存器物理地址對應的虛擬地址，然后通過虛擬地址再訪問暫存器，

七、如何得到物理地址對應的虛擬地址

在這里插入圖片描述

//驅動的頭檔案
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <asm/io.h>

#define WDT_START  1 //看門狗打開
#define WDT_STOP   2 //看門狗關閉
#define WDT_ALIVE  3 //看門狗喂狗


static void __iomem * WTBASE_VA；
static void __iomem * WTCON_VA； //WTCON的虛擬地址
static void __iomem * WTCNT_VA； //WTCNT的虛擬地址


//定義一個檔案操作集--給應用程式提供介面

//給應用程式open()的介面
static int mini210_wdt_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk("mini210 wdt driver openning\n");
	return 0;	
}
//給應用程式read()的介面
static ssize_t mini210_wdt_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
	char wdt_flag;
	int ret,i;
	if(len != 1) 
		return -EINVAL;//Invalid argument
	ret = copy_from_user(&wdt_flag, buf, len);
	if(ret != 0){
		return -EFAULT;
	}
	switch(wdt_flag){
	case WDT_START:
		*(unsigned int *)WTCON_VA |= (1<<5); //enable wdt
		break;
		
	case WDT_STOP:
		*(unsigned int *)WTCON_VA &= ~(1<<5); //disable wdt
		break;	
	
	case WDT_ALIVE:
		*(unsigned int *)WTCNT_VA = 26050;//計數值重新賦值
		break;	
	default:
		return -EINVAL;
	}
	return len;	
}

//給應用程式close()的介面
static int mini210_wdt_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	printk("mini210 wdt driver closing\n");
	return 0;
}
static struct file_operations mini210_wdt_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open =	mini210_wdt_open,
	.write = mini210_wdt_write,
	.release = mini210_wdt_release,
};

//定義一個混雜設備驅動模型
static struct miscdevice mini210_misc = {
	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//內核自動分配次設備號
	.name = "wdt_drv",//混雜設備的名字，也是設備檔案的名字
	.fops = &mini210_wdt_fops, //檔案操作集
};


//看門狗驅動的安裝函式
static int __init mini210_wdt_init(void)
{
	//看門狗驅動的安裝程序
	int ret,i;
	//得到虛擬地址對應的物理地址
	WTBASE_VA =  ioremap(0xE2700000, 16);
	if(WTBASE_VA == NULL)
	{
		printk("ioremap failed\n");
		return -EFAULT;
	}
	WTCON_VA = WTBASE_VA + 0x00;
	WTCNT_VA = WTBASE_VA + 0x08;

	printk("VA: %p,%p\n", WTCON_VA,WTCNT_VA);
	
	//將混雜設備驅動模型注冊到內核
	ret = misc_register(&mini210_misc);
	if(ret < 0){
		printk("wdt misc register error\n");
		goto misc_reg_err;
	}
	printk("mini210 wdt driver init....\n");
	
	//初始化看門狗（不能讓看門狗作業）
	//prescaler value=199,disable wdt,division factor=128,enable reset
	*(unsigned int *)WTCON_VA = (199<<8)+(3<<3)+(1<<0);//看門狗的計數頻率：2605Hz

	//設定看看門狗的計數值，確定看門狗的復位時間是10秒
	*(unsigned int *)WTCNT_VA = 26050;// 26050/2605=10秒
	
	
	return 0;
	
misc_reg_err:	
	iounmap(WTBASE_VA);
	
	return ret;
}

//蜂鳴器驅動的卸載函式
static void __exit mini210_wdt_exit(void)
{
	int i;
	//蜂鳴器驅動的卸載程序
	iounmap(WTBASE_VA);
	misc_deregister(&mini210_misc);

	printk("mini210 wdt driver exit....\n");
}


//模塊的入口和出口
module_init(mini210_wdt_init);//#insmod wdt_drv.ko-->驅動的入口
module_exit(mini210_wdt_exit);//#rmmod wdt_drv-->驅動的出口

//模塊的描述（驅動的描述）
MODULE_AUTHOR("bobeyfeng@163.com");
MODULE_DESCRIPTION("S5PV210 wdt Device Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_VERSION("V1.0");

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define WDT_START  1 //看門狗打開
#define WDT_STOP   2 //看門狗關閉
#define WDT_ALIVE  3 //看門狗喂狗

/**開啟看門狗，10秒內喂狗，測驗看門狗不復位功能，過一段時間，關閉看門狗，系統不會復位**/
int main(void)
{
	int fd_wdt，count=0;
	unsigned char wdt_cmd;
	fd_wdt = open("/dev/wdt_drv", O_RDWR);
	if(fd_wdt == -1)
	{
		perror("open wdt error");
		return -1;	
	}
	wdt_cmd = WDT_START;
	write(fd_wdt, &wdt_cmd , 1);//打開看門狗
	pirntf("wdt is starting, please keep alive in 10 second\n");
	while(1)
	{
		sleep(8);
		wdt_cmd = WDT_ALIVE;
		write(fd_wdt, &wdt_cmd , 1);//看門狗喂狗
		printf("wdt keepalive \n");
		count++;
			if(count == 5)
				break;
	}
	wdt_cmd = WDT_STOP;
	write(fd_wdt, &wdt_cmd , 1);//關閉看門狗
	while(1)
	{
		pirntf("wdt was stopped, no reset\n");
		sleep(1);		
	}	
	close(fd_wdt);
	return 0;	
}

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define WDT_START  1 //看門狗打開
#define WDT_STOP   2 //看門狗關閉
#define WDT_ALIVE  3 //看門狗喂狗

/**開啟看門狗，10秒內沒有喂狗，測驗自動復位功能**/
int main(void)
{
	int fd_wdt;
	unsigned char wdt_cmd;
	fd_wdt = open("/dev/wdt_drv", O_RDWR);
	if(fd_wdt == -1)
	{
		perror("open wdt error");
		return -1;	
	}
	wdt_cmd = WDT_START;
	write(fd_wdt, &wdt_cmd , 1);//打開看門狗
	pirntf("wdt is starting, please keep alive in 10 second\n");
	while(1)
	{
		for(i=9;i>0;i--)
		{
			printf("%d second\n",i);
			sleep(1);
		}
		printf("wdt resetting \n");
	}
		
	close(fd_wdt);
	return 0;	
}

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define WDT_START  1 //看門狗打開
#define WDT_STOP   2 //看門狗關閉
#define WDT_ALIVE  3 //看門狗喂狗

/**開啟看門狗，10秒內喂狗，測驗看門狗不復位功能**/
int main(void)
{
	int fd_wdt;
	unsigned char wdt_cmd;
	fd_wdt = open("/dev/wdt_drv", O_RDWR);
	if(fd_wdt == -1)
	{
		perror("open wdt error");
		return -1;	
	}
	wdt_cmd = WDT_START;
	write(fd_wdt, &wdt_cmd , 1);//打開看門狗
	pirntf("wdt is starting, please keep alive in 10 second\n");
	while(1)
	{
		sleep(8);
		wdt_cmd = WDT_ALIVE;
		write(fd_wdt, &wdt_cmd , 1);//看門狗喂狗
		printf("wdt keepalive \n");
	}
		
	close(fd_wdt);
	return 0;	
}

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