freeRTOS中使用看门狗的一点思考

关于看门狗想必各位嵌入式软件开发的朋友应该都不会陌生的。在嵌入式软件开发中，看门狗常被用于监测cpu的程序是否正常在运行，如果cpu程序运行异常会由看门狗在达到设定的阈值时触发复位，从而让整个cpu复位重新开始运行。

看门狗的本质是一个计数器，一开始的时候配置其为一个特定的值，然后这个计数器就会一直运行倒数自减，自减到0就会引发系统复位。所以为了避免被复位，就需要隔一定的时间复位看门狗的计数值，也就是我们常说的 “喂狗” 。

这个 “喂狗” 的动作应当发生在看门狗引发复位的阈值的间隔中，否者超过或者达到这个阈值，会导致系统被复位，这是我们所不希望看到的。

关于看门狗在程序中使用，可以分两种情况去讨论：

1）裸机中使用看门狗；
2）RTOS环境中使用看门狗。

1、裸机中使用看门狗

在裸机中使用看门狗，由于裸机的编程和程序执行流的方式的影响，一般开发人员通常会在主循环中进行看门狗的“喂狗”操作。

这种时候是要开发人员很合理的评估自己所写代码的执行流程，能够估算整个主循环中最坏的执行时间的值，从而设定看门狗的阈值时间，保证最坏的情况下，看门狗不至于复位系统。

裸机中使用看门狗进行系统监测的常见的两种方式：

（1）在代码的执行流中插入喂狗

这是一种最简单的方式。开发的时候一般都是在程序执行流中插入看门狗的“喂狗”，特别是针对程序中需要较长时间占用执行的程序段中要加入“喂狗”操作。对于执行过程中占用时间较少的，可以在主循环流程中添加“喂狗”即可。

（2）用定时器进行定时“喂狗”

在裸机中也可以使用定时器的方式进行定时喂狗。这种方式相比在代码中多处插入“喂狗”操作要使代码看起来简洁一下，但是一般都需要占用硬件定时的硬件资源，还要多加定时器中断，如果程序本身就较为复杂的话，多加异常中断可能会给系统维护和稳定性带来一些不可预料的问题。

当然，还有其他的实现和使用的方式，对于裸机的看门狗“喂狗”，总体而言是比较简单的，需要考虑的东西相对少一些，实现起来更加简单。

2、RTOS中使用看门狗

在RTOS中使用看门狗就复杂很多，需要考虑的问题就较为多。因为RTOS中的多任务机制的存在，理论上程序越复杂，系统运行就越复杂，多任务的存在就可能会有更多的变化情况，有些可能还不好预料。

在多任务中，用看门狗的时候，我们希望可以实现看门狗监测整个系统每个任务的健康存活情况。假如系统中某个任务死掉了，能够通过看门狗进行系统复位，从而重新复位系统，以使系统重新开始运行。而每个任务都正常的时候，不要进行看门狗复位，从而不影响系统的正常执行。

浅显的讨论一下在RTOS下的看门狗 “喂狗” 的实现方式：

（1）在代码的执行流中插入“喂狗”

这种方式就是在每个任务的调度流中都插入“喂狗”操作，然后通过任务的调度执行实现“喂狗”的操作。这种方式就比较好理解也不复杂，只要开发者熟悉代码，知道代码的执行顺序流，然后在程序中插入“喂狗”操作即可。

这种方式有什么优缺点呢？

优点：

方便实现。只要在各个任务中调用“喂狗”操作即可，在占用cpu执行时间较长的程序段也要注意“喂狗”。

缺点：

不能实现监控每个任务的存活情况。因为当使用这种方式的时候，有多处地方可以进行喂狗操作，这个时候假如某个任务已经死掉了，它自身因为已经死掉不能在进行喂狗，但是其他的任务可以喂狗，整个系统依然不回被复位，也就不能知道某个任务是否出现问题。

（2）监视各个任务的存活状态进行喂狗

这种方式相比较于到处去调用喂狗操作更加实用，它是要在确认每个任务都正常存活的情况下才喂狗。如果某个任务因为故障不再运行了，就会导致超时不能喂狗，从而会导致系统被看门狗复位。

这种方式的实现有很多种手段，比如用事件标志组的方式就比较容易实现。

做法是：

1）创建一个“喂狗”的独立任务；
2）申请一个事件标志组，并为每个任务留一个标志位；
3）在每个单独的任务中执行的时候置位属于这个任务的标志位；
4）在“喂狗”的独立任务中检测这些所有的任务所关联的标志位，
如果所有的标志位都置位成立，说明所有的任务都正常，进行一次喂狗操作。反之则引发一次复位。

这种方式也有一个问题需要留意的：

其他的任务可以通过这个“喂狗”的独立任务进行监测，那这个独立的“喂狗”任务由谁来监测它呢？答案肯定是由看门狗进行监测啊。

在这个独立的“喂狗”任务中，它除了要监测其他任务的事件标志外，还要自身能够定时的进行“喂狗”的操作，防止长时间不“喂狗”导致系统复位。这样可以实现看门狗监测这个“喂狗”任务，而“喂狗”任务监测其他的任务的状态。

特别注意：因为RTOS环境下的软件开发毕竟与裸机开发不同，RTOS下的有阻塞、挂起、删除、恢复任务等的操作，所以对使用看门狗会有更多的难度，需要综合实际的使用场景进行考虑。

当然，文章里只是简单的分析了一些使用看门狗的思路，做法是多种多样的，如果有觉得文中分析的有误，还望指正！有更好的思路也望多多分享！！！