AVR单片机 看门狗范例 GCCAVR WDR 复位检测和控制看门狗
2010-10-28
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**** AVR 复位检测和控制看门狗的范例 ***
**** ***
**** 作者： HJJourAVR ***
**** 编译器：WINAVR20050214 ***
**** ***
**** www.OurAVR.com 2005.9.28 ***
***********************************************/
/*
本程序简单的示范了AVRATMEGA16的复位检测和控制看门狗
系统控制和复位
复位来源的检测
JTAG复位指示
看门狗复位指示
BOD复位指示
RESET引脚复位指示
上电复位指示
看门狗的控制
出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器。
熔丝位设置
1 使能BOD功能 BODEN=0
2 选择BOD电平 BODLEVEL=1 2.7V(VCC=3V) (可选)
BODLEVEL=0 4.0V(VCC=5V) (可选)
*/
[code="CSHARP"]
#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h>
//时钟定为内部RC 1MHz,F_CPU=1000000 也可以采用其他时钟
#include <avr/wdt.h>
/*
wdt.h里面
看门狗溢出时间常量定义
#define WDTO_15MS 0
#define WDTO_30MS 1
#define WDTO_60MS 2
#define WDTO_120MS 3
#define WDTO_250MS 4
#define WDTO_500MS 5
#define WDTO_1S 6
#define WDTO_2S 7
下面的4S/8S定义只能用于 ATtiny2313, ATmega48, ATmega88 and the ATmega168.
#define WDTO_4S 8
#define WDTO_8S 9
看门狗操作函数
wdt_disable()
关闭看门狗
wdt_enable(timeout)
使能看门狗及溢出时间设定
wdt_reset()
复位看门狗(喂狗)
*/
//管脚定义
#define WDT_EN 7 //PA7 看门狗的喂狗控制引脚
// 高电平，不喂狗
// 低电平，喂狗
#define LED_JT 4 //PA4 JTAG复位指示
#define LED_WD 3 //PA3 看门狗复位指示
#define LED_BO 2 //PA2 BOD复位指示
#define LED_EXT 1 //PA1 RESET引脚复位指示
#define LED_PO 0 //PA0 上电复位指示
//以上信号皆为低电平有效
int main(void)
{
unsigned char CPU_STATUS;
unsigned char i;
//上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻
PORTB =0xFF; //不用的管脚使能内部上拉电阻。
PORTC =0xFF;
PORTD =0xFF;
PORTA =0xFF;
DDRA =(1<<LED_JT)|(1<<LED_WD)|(1<<LED_BO)|(1<<LED_EXT)|(1<<LED_PO); //输出驱动LED
CPU_STATUS =MCUCSR; //读取MCU控制和状态寄存器
//可以在JTAG调试时直接观察 MCUCSR的状态。
CPU_STATUS&=0x1F;
switch (CPU_STATUS)
{
case (1<<JTRF): //JTAG引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_JT);
break;
case (1<<WDRF): //看门狗引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_WD);
break;
case (1<<BORF): //BOD引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_BO);
break;
case (1<<EXTRF): //RESET引脚引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_EXT);
break;
case (1<<PORF): //上电引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_PO);
break;
default: //多种复位同时发生？
PORTA=~CPU_STATUS;
break;
}
MCUCSR=0x00; //清除标志位
for(i=0;i<200;i++)
_delay_ms(10); //延时2秒
wdt_enable(WDTO_2S); //使能看门狗，溢出时间为2秒左右
while(1)
{
if (!(PINA&(1<<WDT_EN)))
wdt_reset(); //如果PA7为低电平时，复位看门狗(喂狗)
}
}
[/code]
/*
程序运行效果
如果PA7是高电平，不喂狗，则每2秒钟看门狗复位一次，LED_WD亮
如果PA7是低电平，喂狗，则方便作如下实验
第一次上电时，发生上电复位事件，LED_PO亮
按下复位按键，发上外部复位事件，LED_EXT亮
调节电源电压调到4.0V(或2.7V)以下，然后调回5.0V(3.0V),发生BOD复位事件，LED_BO亮
在JTAG调试时，使用[reset]功能，发生JTAG复位事件，LED_JT亮
注意:有时候会出现多种复位事件同时发生,例如:
上电的同时按住复位按键，将会同时发生 上电复位事件和外部复位事件
*/
/*
系统控制和复位
复位AVR 复位时所有的I/O 寄存器都被设置为初始值，程序从复位向量处开始执行。
复位向量处的指令必须是绝对跳转JMP 指令，以使程序跳转到复位处理例程。
如果程序永远不利用中断功能，中断向量可以由一般的程序代码所覆盖。
这个处理方法同样适用于当复位向量位于应用程序区，中断向量位于Boot 区 — 或者反过来 — 的时候。
复位源有效时I/O 端口立即复位为初始值。此时不要求任何时钟处于正常运行状态。
所有的复位信号消失之后，芯片内部的一个延迟计数器被激活，将内部复位的时间延长。
这种处理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的时间让电源达到稳定的电平。
延迟计数器的溢出时间通过熔丝位SUT 与CKSEL 设定。延迟时间的选择请参见 P23“ 时钟源” 。
复位源ATmega16 有5 个复位源：
上电复位。电源电压低于上电复位门限 VPOT 时， MCU 复位。
外部复位。引脚 RESET 上的低电平持续时间大于最小脉冲宽度时MCU 复位。
看门狗复位。看门狗使能并且看门狗定时器溢出时复位发生。
掉电检测复位。掉电检测复位功能使能，且电源电压低于掉电检测复位门限 VBOT 时MCU 即复位。
JTAG AVR复位。复位寄存器为1时MCU复位。详见 P215“IEEE 1149.1 (JTAG) 边界扫描” 。
上电复位
上电复位(POR) 脉冲由片内检测电路产生。
无论何时VCC 低于检测电平POR 即发生。
POR 电路可以用来触发启动复位，或者用来检测电源故障。
POR电路保证器件在上电时复位。
VCC 达到上电门限电压后触发延迟计数器。在计数器溢出之前器件一直保持为复位状态。
当VCC 下降时，只要低于检测门限，RESET 信号立即生效。
外部复位
外部复位由外加于RESET 引脚的低电平产生。
当复位低电平持续时间大于最小脉冲宽度时即触发复位过程，即使此时并没有时钟信号在运行。
当外加信号达到复位门限电压VRST( 上升沿) 时， tTOUT 延时周期开始。
延时结束后MCU 即启动。
掉电检测
ATmega16 具有片内BOD(Brown-out Detection) 电路，通过与固定的触发电平的对比来检测工作过程中VCC 的变化。
此触发电平通过熔丝位BODLEVEL 来设定， 2.7V(BODLEVEL 未编程)，4.0V (BODLEVEL 已编程)。
BOD 的触发电平具有迟滞功能以消除电源尖峰的影响。
这个迟滞功能可以解释为VBOT+ = VBOT + VHYST/2 以及VBOT- = VBOT- VHYST/2。
BOD 电路的开关由熔丝位BODEN控制。
当BOD使能后(BODEN被编程)，一旦VCC下降到触发电平以下(VBOT-)， BOD 复位立即被激发。
当VCC 上升到触发电平以上时(VBOT+)，延时计数器开始计数，一旦超过溢出时间tTOUT，MCU即恢复工作。
如果VCC一直低于触发电平并保持tBOD时间， BOD电路将只检测电压跌落。
看门狗复位
看门狗定时器溢出时将产生持续时间为1 个CK 周期的复位脉冲。
在脉冲的下降沿，延时定时器开始对tTOUT 记数
MCU控制和状态寄存器－MCUCSR
MCU 控制和状态寄存器提供了有关引起MCU 复位的复位源的信息
Bit 4 – JTRF: JTAG 复位标志
通过JTAG 指令AVR_RESET 可以使JTAG 复位寄存器置位，并引发MCU 复位，并使JTRF 置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 3 – WDRF: 看门狗复位标志
看门狗复位发生时置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 2 – BORF: 掉电检测复位标志
掉电检测复位发生时置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 1 – EXTRF: 外部复位标志
外部复位发生时置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 0 – PORF: 上电复位标志
上电复位发生时置位。
只能通过写”0” 来清除。
为了使用这些复位标志来识别复位条件，用户应该尽早读取此寄存器的数据，然后将其复位。
如果在其他复位发生之前将此寄存器复位，则后续复位源可以通过检查复位标志来了解
看门狗定时器
看门狗定时器由独立的1Mhz 片内振荡器驱动。这是VCC = 5V 时的典型值。
通过设置看门狗定时器的预分频器可以调节看门狗复位的时间间隔。
看门狗复位指令WDR 用来复位看门狗定时器。
此外，禁止看门狗定时器或发生复位时定时器也被复位。
复位时间有8 个选项。
如果没有及时复位定时器，一旦时间超过复位周期， ATmega16 就复位，并执行复位向量指向的程序。
为了防止无意之间禁止看门狗定时器，在看门狗禁用后必须跟一个特定的修改序列。
1. 在同一个指令内对WDTOE 和WDE 写"1“，即使WDE 已经为"1“
2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写"0”
看门狗定时器控制寄存器－WDTCR
Bit 4 – WDTOE: 看门狗修改使能
清零WDE 时必须置位WDTOE，否则不能禁止看门狗。
一旦置位，硬件将在紧接的4个时钟周期之后将其清零。请参考有关WDE 的说明来禁止看门狗。
Bit 3 – WDE: 使能看门狗
WDE为"1“ 时，看门狗使能，否则看门狗将被禁止。
只有在WDTOE为"1“ 时WDE 才能清零。以下为关闭看门狗的步骤：
1. 在同一个指令内对WDTOE 和WDE 写"1“，即使WDE 已经为"1“
2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写"0”
Bits 2..0 – WDP2, WDP1, WDP0: 看门狗定时器预分频器2, 1 和 0
WDP2、WDP1 和WDP0 决定看门狗定时器的预分频器
WDP2 WDP1 WDP0 看门狗振荡器周期 VCC=3.0V时典型的溢出周期 VCC=5.0V时典型的溢出周期
0 0 0 16K (16384) 17.1ms 16.3ms
0 0 1 32K (32768) 34.3ms 32.5ms
0 1 0 64K (65536) 68.5ms 65ms
0 1 1 128K (131072) 0.14s 0.13s
1 0 0 256K (262144) 0.27s 0.26s
1 0 1 512K (524288) 0.55s 0.52s
1 1 0 1024K (1048576) 1.1 s 1.0 s
1 1 1 2048K (2097152) 2.2 s 2.1 s
掉电检测BOD的误解
AVR自带的BOD(Brown-out Detection)电路，作用是在电压过低(低于设定值)时产生复位信号，防止CPU意外动作.
对EEPROM的保护作用是当电压过低时保持RESET信号为低，防止CPU意外动作，错误修改了EEPROM的内容
而我们所理解的掉电检测功能是指 具有预测功能的可以进行软件处理的功能。
例如，用户想在电源掉电时把SRAM数据转存到EEPROM，可行的方法是
外接一个在4.5V翻转的电压比较器(VCC=5.0V,BOD=2.7V)，输出接到外部中断引脚(或其他中断)
一但电压低于4.5V,马上触发中断，在中断服务程序中把数据写到EEPROM中保护起来
注意: 写一个字节的EEPROM时间长达8mS,所以不能写入太多数据，电源滤波电容也要选大一些
*/
**** AVR 复位检测和控制看门狗的范例 ***
**** ***
**** 作者： HJJourAVR ***
**** 编译器：WINAVR20050214 ***
**** ***
**** www.OurAVR.com 2005.9.28 ***
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/*
本程序简单的示范了AVRATMEGA16的复位检测和控制看门狗
系统控制和复位
复位来源的检测
JTAG复位指示
看门狗复位指示
BOD复位指示
RESET引脚复位指示
上电复位指示
看门狗的控制
出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器。
熔丝位设置
1 使能BOD功能 BODEN=0
2 选择BOD电平 BODLEVEL=1 2.7V(VCC=3V) (可选)
BODLEVEL=0 4.0V(VCC=5V) (可选)
*/
[code="CSHARP"]
#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h>
//时钟定为内部RC 1MHz,F_CPU=1000000 也可以采用其他时钟
#include <avr/wdt.h>
/*
wdt.h里面
看门狗溢出时间常量定义
#define WDTO_15MS 0
#define WDTO_30MS 1
#define WDTO_60MS 2
#define WDTO_120MS 3
#define WDTO_250MS 4
#define WDTO_500MS 5
#define WDTO_1S 6
#define WDTO_2S 7
下面的4S/8S定义只能用于 ATtiny2313, ATmega48, ATmega88 and the ATmega168.
#define WDTO_4S 8
#define WDTO_8S 9
看门狗操作函数
wdt_disable()
关闭看门狗
wdt_enable(timeout)
使能看门狗及溢出时间设定
wdt_reset()
复位看门狗(喂狗)
*/
//管脚定义
#define WDT_EN 7 //PA7 看门狗的喂狗控制引脚
// 高电平，不喂狗
// 低电平，喂狗
#define LED_JT 4 //PA4 JTAG复位指示
#define LED_WD 3 //PA3 看门狗复位指示
#define LED_BO 2 //PA2 BOD复位指示
#define LED_EXT 1 //PA1 RESET引脚复位指示
#define LED_PO 0 //PA0 上电复位指示
//以上信号皆为低电平有效
int main(void)
{
unsigned char CPU_STATUS;
unsigned char i;
//上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻
PORTB =0xFF; //不用的管脚使能内部上拉电阻。
PORTC =0xFF;
PORTD =0xFF;
PORTA =0xFF;
DDRA =(1<<LED_JT)|(1<<LED_WD)|(1<<LED_BO)|(1<<LED_EXT)|(1<<LED_PO); //输出驱动LED
CPU_STATUS =MCUCSR; //读取MCU控制和状态寄存器
//可以在JTAG调试时直接观察 MCUCSR的状态。
CPU_STATUS&=0x1F;
switch (CPU_STATUS)
{
case (1<<JTRF): //JTAG引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_JT);
break;
case (1<<WDRF): //看门狗引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_WD);
break;
case (1<<BORF): //BOD引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_BO);
break;
case (1<<EXTRF): //RESET引脚引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_EXT);
break;
case (1<<PORF): //上电引起的复位？
PORTA&=~(1<<LED_PO);
break;
default: //多种复位同时发生？
PORTA=~CPU_STATUS;
break;
}
MCUCSR=0x00; //清除标志位
for(i=0;i<200;i++)
_delay_ms(10); //延时2秒
wdt_enable(WDTO_2S); //使能看门狗，溢出时间为2秒左右
while(1)
{
if (!(PINA&(1<<WDT_EN)))
wdt_reset(); //如果PA7为低电平时，复位看门狗(喂狗)
}
}
[/code]
/*
程序运行效果
如果PA7是高电平，不喂狗，则每2秒钟看门狗复位一次，LED_WD亮
如果PA7是低电平，喂狗，则方便作如下实验
第一次上电时，发生上电复位事件，LED_PO亮
按下复位按键，发上外部复位事件，LED_EXT亮
调节电源电压调到4.0V(或2.7V)以下，然后调回5.0V(3.0V),发生BOD复位事件，LED_BO亮
在JTAG调试时，使用[reset]功能，发生JTAG复位事件，LED_JT亮
注意:有时候会出现多种复位事件同时发生,例如:
上电的同时按住复位按键，将会同时发生 上电复位事件和外部复位事件
*/
/*
系统控制和复位
复位AVR 复位时所有的I/O 寄存器都被设置为初始值，程序从复位向量处开始执行。
复位向量处的指令必须是绝对跳转JMP 指令，以使程序跳转到复位处理例程。
如果程序永远不利用中断功能，中断向量可以由一般的程序代码所覆盖。
这个处理方法同样适用于当复位向量位于应用程序区，中断向量位于Boot 区 — 或者反过来 — 的时候。
复位源有效时I/O 端口立即复位为初始值。此时不要求任何时钟处于正常运行状态。
所有的复位信号消失之后，芯片内部的一个延迟计数器被激活，将内部复位的时间延长。
这种处理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的时间让电源达到稳定的电平。
延迟计数器的溢出时间通过熔丝位SUT 与CKSEL 设定。延迟时间的选择请参见 P23“ 时钟源” 。
复位源ATmega16 有5 个复位源：
上电复位。电源电压低于上电复位门限 VPOT 时， MCU 复位。
外部复位。引脚 RESET 上的低电平持续时间大于最小脉冲宽度时MCU 复位。
看门狗复位。看门狗使能并且看门狗定时器溢出时复位发生。
掉电检测复位。掉电检测复位功能使能，且电源电压低于掉电检测复位门限 VBOT 时MCU 即复位。
JTAG AVR复位。复位寄存器为1时MCU复位。详见 P215“IEEE 1149.1 (JTAG) 边界扫描” 。
上电复位
上电复位(POR) 脉冲由片内检测电路产生。
无论何时VCC 低于检测电平POR 即发生。
POR 电路可以用来触发启动复位，或者用来检测电源故障。
POR电路保证器件在上电时复位。
VCC 达到上电门限电压后触发延迟计数器。在计数器溢出之前器件一直保持为复位状态。
当VCC 下降时，只要低于检测门限，RESET 信号立即生效。
外部复位
外部复位由外加于RESET 引脚的低电平产生。
当复位低电平持续时间大于最小脉冲宽度时即触发复位过程，即使此时并没有时钟信号在运行。
当外加信号达到复位门限电压VRST( 上升沿) 时， tTOUT 延时周期开始。
延时结束后MCU 即启动。
掉电检测
ATmega16 具有片内BOD(Brown-out Detection) 电路，通过与固定的触发电平的对比来检测工作过程中VCC 的变化。
此触发电平通过熔丝位BODLEVEL 来设定， 2.7V(BODLEVEL 未编程)，4.0V (BODLEVEL 已编程)。
BOD 的触发电平具有迟滞功能以消除电源尖峰的影响。
这个迟滞功能可以解释为VBOT+ = VBOT + VHYST/2 以及VBOT- = VBOT- VHYST/2。
BOD 电路的开关由熔丝位BODEN控制。
当BOD使能后(BODEN被编程)，一旦VCC下降到触发电平以下(VBOT-)， BOD 复位立即被激发。
当VCC 上升到触发电平以上时(VBOT+)，延时计数器开始计数，一旦超过溢出时间tTOUT，MCU即恢复工作。
如果VCC一直低于触发电平并保持tBOD时间， BOD电路将只检测电压跌落。
看门狗复位
看门狗定时器溢出时将产生持续时间为1 个CK 周期的复位脉冲。
在脉冲的下降沿，延时定时器开始对tTOUT 记数
MCU控制和状态寄存器－MCUCSR
MCU 控制和状态寄存器提供了有关引起MCU 复位的复位源的信息
Bit 4 – JTRF: JTAG 复位标志
通过JTAG 指令AVR_RESET 可以使JTAG 复位寄存器置位，并引发MCU 复位，并使JTRF 置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 3 – WDRF: 看门狗复位标志
看门狗复位发生时置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 2 – BORF: 掉电检测复位标志
掉电检测复位发生时置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 1 – EXTRF: 外部复位标志
外部复位发生时置位。
上电复位将使其清零，也可以通过写”0” 来清除。
Bit 0 – PORF: 上电复位标志
上电复位发生时置位。
只能通过写”0” 来清除。
为了使用这些复位标志来识别复位条件，用户应该尽早读取此寄存器的数据，然后将其复位。
如果在其他复位发生之前将此寄存器复位，则后续复位源可以通过检查复位标志来了解
看门狗定时器
看门狗定时器由独立的1Mhz 片内振荡器驱动。这是VCC = 5V 时的典型值。
通过设置看门狗定时器的预分频器可以调节看门狗复位的时间间隔。
看门狗复位指令WDR 用来复位看门狗定时器。
此外，禁止看门狗定时器或发生复位时定时器也被复位。
复位时间有8 个选项。
如果没有及时复位定时器，一旦时间超过复位周期， ATmega16 就复位，并执行复位向量指向的程序。
为了防止无意之间禁止看门狗定时器，在看门狗禁用后必须跟一个特定的修改序列。
1. 在同一个指令内对WDTOE 和WDE 写"1“，即使WDE 已经为"1“
2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写"0”
看门狗定时器控制寄存器－WDTCR
Bit 4 – WDTOE: 看门狗修改使能
清零WDE 时必须置位WDTOE，否则不能禁止看门狗。
一旦置位，硬件将在紧接的4个时钟周期之后将其清零。请参考有关WDE 的说明来禁止看门狗。
Bit 3 – WDE: 使能看门狗
WDE为"1“ 时，看门狗使能，否则看门狗将被禁止。
只有在WDTOE为"1“ 时WDE 才能清零。以下为关闭看门狗的步骤：
1. 在同一个指令内对WDTOE 和WDE 写"1“，即使WDE 已经为"1“
2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写"0”
Bits 2..0 – WDP2, WDP1, WDP0: 看门狗定时器预分频器2, 1 和 0
WDP2、WDP1 和WDP0 决定看门狗定时器的预分频器
WDP2 WDP1 WDP0 看门狗振荡器周期 VCC=3.0V时典型的溢出周期 VCC=5.0V时典型的溢出周期
0 0 0 16K (16384) 17.1ms 16.3ms
0 0 1 32K (32768) 34.3ms 32.5ms
0 1 0 64K (65536) 68.5ms 65ms
0 1 1 128K (131072) 0.14s 0.13s
1 0 0 256K (262144) 0.27s 0.26s
1 0 1 512K (524288) 0.55s 0.52s
1 1 0 1024K (1048576) 1.1 s 1.0 s
1 1 1 2048K (2097152) 2.2 s 2.1 s
掉电检测BOD的误解
AVR自带的BOD(Brown-out Detection)电路，作用是在电压过低(低于设定值)时产生复位信号，防止CPU意外动作.
对EEPROM的保护作用是当电压过低时保持RESET信号为低，防止CPU意外动作，错误修改了EEPROM的内容
而我们所理解的掉电检测功能是指 具有预测功能的可以进行软件处理的功能。
例如，用户想在电源掉电时把SRAM数据转存到EEPROM，可行的方法是
外接一个在4.5V翻转的电压比较器(VCC=5.0V,BOD=2.7V)，输出接到外部中断引脚(或其他中断)
一但电压低于4.5V,马上触发中断，在中断服务程序中把数据写到EEPROM中保护起来
注意: 写一个字节的EEPROM时间长达8mS,所以不能写入太多数据，电源滤波电容也要选大一些
*/
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