[笔记].怎样使用Nios II中的watchdog_timer？

本文简单描述如何使用watchdog_timer服务，并给出一个简单范例。

使用环境：Altera Quartus 9.1 SP1 + Nios II  9.1 Software Build Tools for Eclipse SP1

步骤1 在SOPC Builder中例化Interval Timer核：

1. 在SOPC Builder中例化Interval Timer核，命名为watchdog_timer。

图1 例化Interval Timer核

2. 配置Interval Timer核

图2 配置Interval Timer核

在Hardware options的预设置处，选择Watchdog。

注意：Timeout period所设置的值，即看门狗的溢出时间值。此处设置为1s；即一旦开启看门狗后，1s内不喂狗，看门狗将复位处理器。

表1 Watchdog寄存器选项

表2 Watchdog输出信号选项

步骤2 NIOS II EDS中编写相应的C程序

1. 查看system.h中的相应内容

#define ALT_MODULE_CLASS_watchdog_timer altera_avalon_timer
#define WATCHDOG_TIMER_ALWAYS_RUN 1
#define WATCHDOG_TIMER_BASE 0x1002040
#define WATCHDOG_TIMER_COUNTER_SIZE 32
#define WATCHDOG_TIMER_FIXED_PERIOD 1
#define WATCHDOG_TIMER_FREQ 125000000u
#define WATCHDOG_TIMER_IRQ 4
#define WATCHDOG_TIMER_IRQ_INTERRUPT_CONTROLLER_ID 0
#define WATCHDOG_TIMER_LOAD_VALUE 124999999ULL
#define WATCHDOG_TIMER_MULT 1.0
#define WATCHDOG_TIMER_NAME "/dev/watchdog_timer"
#define WATCHDOG_TIMER_PERIOD 1
#define WATCHDOG_TIMER_PERIOD_UNITS "s"
#define WATCHDOG_TIMER_RESET_OUTPUT 1
#define WATCHDOG_TIMER_SNAPSHOT 0
#define WATCHDOG_TIMER_SPAN 32
#define WATCHDOG_TIMER_TICKS_PER_SEC 1u
#define WATCHDOG_TIMER_TIMEOUT_PULSE_OUTPUT 0
#define WATCHDOG_TIMER_TYPE "altera_avalon_timer"

第6行，Nios II软核的输入时钟频率，此处为125MHz。

2. 查看altera_avalon_timer_regs.h中的控制寄存器内容

/* CONTROL register */
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG             1
#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base) \
  __IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG)
#define IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base) \
  IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG) 
#define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base, data) \
  IOWR(base, ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG, data)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_ITO_MSK         (0x1)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_ITO_OFST        (0)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_CONT_MSK        (0x2)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_CONT_OFST       (1)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_START_MSK       (0x4)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_START_OFST      (2)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_STOP_MSK        (0x8)
#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_STOP_OFST       (3)

3. 示范程序

#include "system.h"
#include "altera_avalon_timer_regs.h"     // Interval Timer核的存储映射头文件
#include "altera_avalon_pio_regs.h"       // PIO核的存储映射头文件
#include "alt_types.h"
#include 

#define Q_LED_ON  IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(Q_LED_BASE, 1)
#define Q_LED_OFF IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(Q_LED_BASE, 0)

/*
 * 功能：初始化看门狗
 * 备注：看门狗一旦初始化后，就不能再被停止
 */
#define Init_WDT  \
  IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(WATCHDOG_TIMER_BASE, \
      ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_START_MSK)
/*
 * 功能：喂狗操作
 * 使用方法：向PERIODL、PERIODH写入任意值
 */
#define Feed_WDT  \
  IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(WATCHDOG_TIMER_BASE, 0x1234)

int main(void)
{
  alt_u8  i;
  Init_WDT;                             // 初始化看门狗
  Feed_WDT;                             // 进行喂狗操作

  /*
   * LED先快速亮灭10次
   */
  for(i=0; i<10; i++)
  {
    Q_LED_ON;
    usleep(100*1000);
    Feed_WDT;                           // 进行喂狗操作

    Q_LED_OFF;
    usleep(100*1000);
    Feed_WDT;                           // 进行喂狗操作
  }

  /*
   * LED保持熄灭状态2s，再重新打开
   */
  Q_LED_OFF;
  usleep(500*1000);
  Feed_WDT;                             // 进行喂狗操作
  usleep(500*1000);
  Feed_WDT;                             // 进行喂狗操作
  usleep(500*1000);
  Feed_WDT;                             // 进行喂狗操作
  usleep(500*1000);
  Feed_WDT;                             // 进行喂狗操作
  Q_LED_ON;

  while(1)
  {

  }

  return 0;
}

注：</unistd.h>是发博客发出来的，不属于该代码。

第14-16行，初始化看门狗，即启动看门狗；具体操作，就是给控制寄存器的START位置一。注意，看门狗一旦启动，就不能再被关闭。

第21-22行，是喂狗操作。无论给PERIODL、PERIODH写任何值，看门狗都会在所设置的溢出时间后复位。本文中的看门狗的溢出时间是1s，是在SOPC Builder中配置Interval Timer的时候所设置的。大家可自行设置为其他值。因此为了保证不被复位，我们要在喂狗后的溢出时间内再次喂狗。

4. 运行结果

LED经过亮灭闪烁10次、灭2秒、亮1秒后，复位后重新开始亮灭闪烁等现象。

注意灭2秒是延时所致，而亮1秒是由于看门狗的溢出时间到了自动复位的缘故；如果没有看门狗，LED将一直亮下去。

参考资料

1. Volume5: Embedded Peripherals, QuartusII  Handbook Version 9.1

http://www.altera.com/literature/hb/nios2/n2cpu_nii5v3.pdf