Arduino使用watchdog方法

bug修补者-watchdog

最近在自己的一个Arduino项目中发现了一个很奇怪的异常，系统开机一段时间后出现死机，死机出现的时间和触发原因看起来似乎没有任何规律，检查程序也找不到任何错误，同时因为死机出现的随机性，也很难进行调试。问题可能是程序中的一些隐藏bug，或者与硬件有关，但无论如何，一直没有找到确切原因。因此在其中加入watchdog作为一种修补，至少每次出现异常后系统可以自动复位总比一直卡在那好。

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Arduino的WDT

Arduino的语法参考中没有包括WDT，但相关开发板的atmega系列单片机的数据手册均显示是支持wdt的，同时因为Arduino IDE本身是基于AVR GCC编译器，因此可以直接在Arduino IDE中使用AVR的原生语句与函数库。需要包含头文件#include 。可以参考avr的详细库函数说明

avr的WDT 的基本功能语句有三个：

• WDT使能定时间隔设置wdt_enable()，参数可以从几十ms到几s之间调整，当超过这个时间而单片机又没有复位WDT定时器时，单片机就会进行复位操作，一般来说不要设置过低的时间间隔。
• WDT禁用语句wdt_disable()，为防止再次烧写程序时复位后反复进入
  wdt复位，需要在初始化程序的最开始位置禁用wdt，这在wdt定时间隔设置过短时尤为重要，否则可能会导致无法再次烧写。
• WDT定时器复位语句wdt_reset()，如果在WDT的定时间隔内没有使用该语句复位定时器，则WDT会自动复位单片机，该语句的位置根据具体程序的耗时决定，可能需要多处加入。

下面给出了一个wdt的测试程序，主循环内的led闪烁频率会越来越慢，当闪烁间隔超过wdt定时后，会触发wdt复位，在setup()中led快速闪烁三次以标志进入复位。

#include 
const int onboardLED = 13; 

void setup() {
 wdt_disable();  //disable wdt at the first of code to prevent it always reboot

  //the WDT time can be choose from
  //WDTO_25MS  WDTO_30MS  WDTO_60MS  WDTO_250MS  WDTO_500MS
  //WDTO_1S  WDTO_3S  WDTO_4S  WDTO_8S
  //be very carfully when use too short time value because  most avr's WDT still on work even after reboot
  wdt_enable(WDTO_4S);

  pinMode(onboardLED, OUTPUT);

  for (int k = 1; k <= 10; k = k + 1) {
    digitalWrite(onboardLED, HIGH);
    delay(50);
    digitalWrite(onboardLED, LOW);
    delay(50);
  }
  delay(750L);
}

void loop() {
  for (int k = 1; k <= 10000; k = k + 1) {
     wdt_reset();  //reset the watchdog timer every loop to prevent reboot
    digitalWrite(onboardLED, HIGH);
    delay(k * 250L);
    digitalWrite(onboardLED, LOW);
    delay(250L);
  }
}

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bootloader 与WDT冲突解决

用上面的代码实际测试中发现当自己用的arduino产生触发wdt复位的条件时，单片机并没有复位而是直接卡死，指示灯快速闪烁或者无反应。且再次烧写程序时出现了问题，强制上电复位才成功。查阅了一些资料后可能原因在于旧版本的arduino的bootloader与wdt间有冲突。
我拿来一块新买的mega2560测试了同样的程序，发现果然可以正常使用wdt。于是我又用avr的usb asp烧写器烧写了新版本的bootloader进我的旧的arduino中，结果显示mega2560使用新的bootloader后可以正常工作，但pro mini仍然无法正常工作。关于如何烧写bootloader已经超过了本篇的范围，请参考我的另外一篇博客Arduino烧写bootloader

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参考资料：

• avr库函数参考http://www.atmel.com/webdoc/AVRLibcReferenceManual/group__avr__watchdog.html

• arduino 语法参考https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage