大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是系統看門狗WDOG1在i.MXRT1xxx系統啟動中的應用及影響。 軟體看門狗模塊（WDOG）在 MCU 應用里可以說是非常基礎的功能模塊。對於一個產品級的應用程式，如果它沒有使能主控內部的看門狗模塊，一般都不能算是一個合格的軟體設計。 ...
大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是系統看門狗WDOG1在i.MXRT1xxx系統啟動中的應用及影響。
軟體看門狗模塊（WDOG）在 MCU 應用里可以說是非常基礎的功能模塊。對於一個產品級的應用程式，如果它沒有使能主控內部的看門狗模塊，一般都不能算是一個合格的軟體設計。有的時候，硬體工程師覺得軟體看門狗不可靠，還會在板級設計里再加入外部看門狗電路。總之看門狗對於產品工作穩定性具有很重要的意義。
最近有一個 i.MXRT 客戶註意到了晶元手冊 System Boot 章節里提及了 WDOG 應用，想使能這個功能，並且要確認該功能真實生效以及評估對後續應用程式的影響。藉助客戶的問題，我們來細聊下這個話題。
一、WDOG模塊簡介
首先我們來瞭解一下 i.MXRT1xxx 系列內部的 WDOG 模塊，在i.MXRT1xxx 內部 WDOG 模塊一共有三個（WDOG1/2/3），雖然 WDOG 本質上就是個特殊功能定時器，但因為晶元設計時為其賦予的超時觸發行為不同，所以其應用場合併不一樣。
1.1 系統看門狗WDOG1/2
WDOG1 和 WDOG2 屬於系統看門狗，前者用於系統級複位（產生 WDOG_RESET_B_DEB 信號給 SRC 模塊）防止系統發生異常，後者用於系統 SNVS 域安全警報（不會產生複位效果）。不過從模塊寄存器角度，WDOG1 和 WDOG2 是一樣的，因此除了超時觸發行為外，它們其餘方面特性是一樣的：
1. 模塊內部兩個計數時鐘源是固定的，來自 ipg_clk_32k 以及 anatop_xtal32k_clk 。
2. 模塊內部 8bit 定時器（Time-Out Counter）用於產生 WDOG_RESET_B_DEB 複位信號，計時精度固定為 0.5 秒，超時可設範圍為 0.5 秒到 128 秒。
3. 模塊內部定時器（Power Down Counter）用於產生對外輸出的複位信號 WDOG_B，其超時時間固定為 16 秒。
4. 模塊對外輸出的信號最多有三個: WDOG_RST_B_DEB、WDOG_B、WDOG_ANY（僅 WDOG1）。
5. 模塊使能信號 WDOGx->WCR[WDE] 可多次設置（並不是一次複位期間僅可 write one once）。
6. 模塊配置寄存器與定時器計數值可直接修改。
7. 模塊 Time-Out Counter 預設是關閉的，Power Down Counter 預設是開啟的。
1.2 內核看門狗WDOG3(4)
WDOG3 有時候又叫 RTWDOG（對於 RT1170，還存在用於預設 CM4 從核的 WDOG4），屬於內核看門狗，主要用於複位內核，防止程式陷入死迴圈。其模塊寄存器跟 WDOG1/2 完全不同，更接近於一般的定時器模塊設計：
1. 模塊內部計數時鐘源有四種選擇，Bus clock / LPO clock / INTCLK / ERCLK 。
2. 模塊內部 16bit 定時器（Time-Out Counter）用於產生內核覆位信號。
3. 模塊使能信號 WDOGx->CS[EN] 可多次設置（但是其屬於 write-once 屬性）。
4. 模塊配置寄存器 write-once bits 與定時器計數值需要特殊 unlock 時序才可以修改。
5. 模塊 Time-Out Counter 預設是開啟的。
二、系統ROM里對WDOG的使用
i.MXRT1xxx 系列晶元上電預設都是先執行系統 BootROM，在 BootROM 里會有對看門狗的處理。預設情況下 BootROM 是不啟用看門狗做代碼執行守護的，只有當用戶燒寫了指定的 eFuse 位，看門狗功能才會生效。BootROM 並沒有使用預設開啟的 WDOG3，而是將其關閉並打開了 WDOG1 作為看門狗。
2.1 看門狗使能
i.MXRT10xx 系列晶元 BootROM 看門狗在 eFuse 里配置如下，包含 eFuse 0x460[21] 使能位與 eFuse 0x6D0[15:13] 超時時間設置。
i.MXRT1160/1170 晶元 BootROM 看門狗在 eFuse 里配置如下，包含 eFuse 0x9A0[15] 使能位與 eFuse 0x9B0[2:0] 超時時間設置，以及多了 eFuse 0x9B0[5:3] 關於 WDOG_B 外部信號腳選擇設置。
2.2 看門狗作用
對於 i.MXRT10xx 系列，BootROM 看門狗主要用於 Serial Downloader 分支程式下（SDP 模式 BT_MODE = 2'b01，或者 Device Boot 模式 BT_MODE = 2'bx0 下啟動失敗進入了 Serial Downloader）檢測與主機通訊情況，只要在設置的超時時間里沒有通信交互行為，看門狗就會複位整個系統（並不是單次通信就可以的，任意超時時間內都得保持交互）。如果在 Device Boot 模式下能夠正常啟動程式，則看門狗不會被使能。
對於 i.MXRT1160/1170 系列，BootROM 看門狗不僅在 Serial Downloader 分支程式中有效，其在 Device Boot 模式下（BT_MODE = 2'bx0）也同樣被使能了，這樣做主要有兩個用意：
- 用意1: 如果因板級電路干擾導致首次啟動程式失敗，BootROM 正常是直接跳轉到了 SDP 模式不會再做啟動程式行為。但是使能了看門狗，則在 SDP 模式下等待超時時間後系統複位會重新嘗試啟動程式，這樣不斷嘗試直到板級干擾消失。
- 用意2: 如果啟動程式成功，BootROM 會直接跳轉到目標應用程式，但無法檢驗目標程式是否能夠正常執行。但是使能了看門狗，如果應用程式不對看門狗做有效處理，系統還是會複位回來，這樣相當於做了應用程式是否執行的驗證。
三、WDOG使能後對i.MXRT開發的影響
現在回到文章開頭提到的客戶問題，如何判斷 BootROM 中 WDOG 已經生效了，這個其實特別簡單，在 SDP 模式下插上 USB 線，在資源管理器里觀察是不是有 HID 設備每隔一段時間就會重新枚舉一次，沒錯就是 WDOG 搗的鬼。
那麼對於應用程式的開發，有什麼註意事項呢？對於 i.MXRT10xx 其實沒有任何影響，而對於 i.MXRT1160/1170，則必須在應用程式里增加對 WDOG1 的處理。在恩智浦提供的頭文件 system_MIMXRT1xxx.c 文件里 SystemInit() 函數中其實有關於看門狗相關代碼，預設是將全部的看門狗都關一遍（DISABLE_WDOG=1），這部分代碼對於 i.MXRT10xx 程式是可以不做的，但是對於 i.MXRT1160/1170 就必須要做了。
至此，系統看門狗WDOG1在i.MXRT1xxx系統啟動中的應用及影響痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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衡傑(痞子衡)，目前就職於恩智浦MCU系統部門，擔任嵌入式系統應用工程師。
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