linux下硬件看门狗驱动
看门狗工作原理
在产品化的嵌入式系统中，为了使系统在异常情况下能自动复位，一般都需要引入看门狗。
看门狗其实就是一个可以在一定时间内被复位的计数器。当看门狗启动后，计数器开始自动计数，经过一定时间，如果没有被复位，计数器溢出就会对CPU产生一个复位信号使系统重启。系统正常运行时，需要在看门狗允许的时间间隔内对看门狗计数器清零，不让复位信号产生。如果系统不出问题，程序按时“喂狗”，一旦程序跑飞，没有“喂狗”，系统复位。
软硬件看门狗
在现在的嵌入式系统中主要可以分为两种类型的看门狗：
1、CPU内部自带的看门狗：此类看门狗一般是将一个芯片中的定时器来作为看门狗，通过程序的初始化，写入初值，设定溢出时间，并启动定时器。程序按时对定时器赋初值。这种看门狗是可以被禁用的（只要停止这个定时器即可）。大部分CPU都内置看门狗，硬件原理可参考各芯片数据手册。
优点：可以通过程序改变溢出时间；可以随时禁用
缺点：需要初始化；如果程序在初始化、启动完成前跑飞或在禁用后跑飞，看门狗就无法复位系统，这样看门狗的作用就没有了，系统恢复能力降低。
2、独立的看门狗芯片：这种看门狗主要有一个用于喂狗的引脚（一般与CPU的GPIO相连）和一个复位引脚（与系统的RESET引脚相连），如果没有在一定时间内改变喂狗脚的电平，复位引脚就会改变状态复位CPU。此类看门狗一上电就开始工作，无法禁用。现在常用的芯片有：CAT705/CAT706、IMP706等等，溢出时间在1.6秒左右。
优点：无须配置，上电即用。无法禁用，系统必须按时喂狗，系统恢复能力高。
缺点：无法灵活配置溢出时间，无法禁用，灵活性降低。
Linux下看门狗驱动
- 硬件watchdog必须有硬件电路支持, 设备节点/dev/watchdog对应着真实的物理设备， 不同类型的硬件watchdog设备由相应的硬件驱动管理。软件watchdog由一内核模块softdog.ko 通过定时器机制实现，/dev/watchdog并不对应着真实的物理设备，只是为应用提供了一个与操作硬件watchdog相同的接口。
对于应用程序而言, 操作软件、硬件watchdog的方式基本相同：打开设备/dev/watchdog, 在重启时间间隔内对/dev/watchdog执行写操作。即软件、硬件watchdog对应用程序而言基本是透明的。
驱动实现
思路
- 1、硬件看门狗对应引脚保持为高阻状态时，看门狗功能未启用。Linux系统加载到对应驱动之前（引脚未被使用的情况下），GPIO默认为高阻状态，故在Boot阶段中不需要加入喂狗操作。
- 2、在应用层使用之前，需一直持续喂狗，故在驱动中需周期性喂狗，使用软件定时器来实现喂狗操作。
- 3、应用层打开驱动时，应关闭驱动中的定时喂狗操作，将任务转移到应用层中去。
注意：此方案中，若系统在boot阶段就出问题的话，硬件看门狗的功能就没有起到复位系统的作用了，更完善的方案是在boot阶段中也加入喂狗操作。因为对boot阶段代码不熟悉，暂不讨论。
使用的硬件资源
一个设置为输出模式的普通IO。
软件源码如下
//#define DEBUG
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/of_platform.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/sys_config.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/timer.h>
struct timer_list mytimer;
static void timeout_handle(unsigned long arg);
static void wdt_release(struct device *dev)
{
}
static struct platform_device wdt_dev = {
.name = "hw_wdt",
.id = 1,
.dev = {
.release = wdt_release,
},
};
static int enable = 1;//驱动加载时，默认开启喂狗功能，待应用层打开时关闭
static int wdt_dev_init(void)
{
platform_device_register(&wdt_dev);
return 0;
}
static void wdt_dev_exit(void)
{
platform_device_unregister(&wdt_dev);
}
module_init(wdt_dev_init);
module_exit(wdt_dev_exit);
static int wdt_remove(struct platform_device *wdt_dev);
static int wdt_probe(struct platform_device *wdt_dev);
struct platform_driver wdt_drv = {
.probe = wdt_probe,
.remove = wdt_remove,
.driver = {
.name = "hw_wdt",
},
};
#define HW_WDI_PIN 34//喂狗引脚号，根据具体硬件原理图修改
static int wdt_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
enable = 0;//关闭定时器喂狗功能
gpio_direction_output(HW_WDI_PIN,0);
return 0;
}
static unsigned int wdt_status=0x00;//记录引脚状态，每调用一次write时进行"非"操作一次
static ssize_t wdt_write(struct file *file, const char *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
wdt_status = !wdt_status;
__gpio_set_value(HW_WDI_PIN,wdt_status);
return 0;
}
static void timeout_handle(unsigned long arg)
{
static unsigned int flag=0;
//printk("feed the hw_wdt\n");
if(enable == 1){
//定时器软中断仅触发一次，故需要周期中断的情况下，需每次重新设置超时时间
mytimer.expires = jiffies + (1*HZ);
add_timer(&mytimer);
}
flag = !flag;
__gpio_set_value(HW_WDI_PIN,flag);
}
static struct file_operations wdt_fops={
.owner = THIS_MODULE,
.open = wdt_open,
.write = wdt_write,
};
static int major=0;
static struct class *drv_class;
static int wdt_probe(struct platform_device *pdev)
{
printk("hw_wdt enter probe\n");
init_timer(&mytimer);
mytimer.expires = jiffies + (1*HZ);
mytimer.data = 5;
mytimer.function = timeout_handle;
add_timer(&mytimer);
//
major = register_chrdev(0,"hw_wdt",&wdt_fops);
drv_class = class_create(THIS_MODULE,"hw_wdt");
device_create(drv_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"hw_watchdog");
return 0;
}
static int wdt_remove(struct platform_device *pdev)
{
printk("enter remove\n");
device_destroy(drv_class,MKDEV(major,0));
class_destroy(drv_class);
unregister_chrdev(major,"hw_wdt");
del_timer(&mytimer);
return 0;
}
static int wdt_drv_init(void)
{
platform_driver_register(&wdt_drv);
return 0;
}
static void wdt_drv_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&wdt_drv);
}
module_init(wdt_drv_init);
module_exit(wdt_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
前文介绍的内容引用了以下两篇博客：