AVR Урок 53. Watchdog Timer (WDT). Часть 2

В предыдущей части урока мы познакомились со сторожевым таймером (Watchdog Timer или WDT), узнали, как он устроен в микроконтроллере AVR, создали и настроили проект урока.

Включим ножки PD3:PD7 на выход, а ножку PD2 на вход. Ножки PD0 и PD1 не трогаем. Ножка PD2 нужна для отслеживания внешних прерываний

int main(void)
{
  DDRD |= 0b11111000;
  DDRD &= ~(0b00000100);//INT0

int main(void)

{

DDRD |= 0b11111000;

DDRD &= ~(0b00000100);//INT0

На ножках PD3:PD7 сначала установим низкий уровень, а с ножки PD2 подтянем резистор к питанию

  DDRD &= ~(0b00000100);//INT0
  PORTD &= ~(0b11111000);
  PORTD |= 0b00000100;//PD2 PULL UP

DDRD &= ~(0b00000100);//INT0

PORTD &= ~(0b11111000);

PORTD |= 0b00000100;//PD2 PULL UP

Также включим на выход ножки PB0:PB4, выставив на них также низкий уровень

  PORTD |= 0b00000100;//PD2 PULL UP
  DDRB |= 0b00011111;
  PORTB &= ~(0b00011111);

PORTD |= 0b00000100;//PD2 PULL UP

DDRB |= 0b00011111;

PORTB &= ~(0b00011111);

Настроим таймер 1 приблизительно с периодом в 0,5 секунды

  PORTB &= ~(0b00011111);
  TCCR1B |= (1<<WGM12);//CTC (Clear Timer on Compare match)
  TIMSK1 |= (1<<OCIE1A);//Output Compare A Match Interrupt Enable
  OCR1AH = 0b01111010; //compare value
  OCR1AL = 0b00010010;
  TCCR1B |= (1<<CS12);//div 256

PORTB &= ~(0b00011111);

TCCR1B |= (1<<WGM12);//CTC (Clear Timer on Compare match)

TIMSK1 |= (1<<OCIE1A);//Output Compare A Match Interrupt Enable

OCR1AH = 0b01111010; //compare value

OCR1AL = 0b00010010;

TCCR1B |= (1<<CS12);//div 256

Настроим внешние прерывания от ножки INT0 на срабатывания по спаду, так как при нажатии на кнопку у нас будет уровень ножки падать в ноль ибо она притянута вторым контактом к земле. Можно было сделать и по фронту, чтобы событие наступало при отжатии кнопки, только в таком случае событие наступит и в момент включения контроллера

  TCCR1B |= (1<<CS12);//div 256
  EICRA |= (1<<ISC01);//falling eddge
  EIMSK |= (1<<INT0);//EXT INT

TCCR1B |= (1<<CS12);//div 256

EICRA |= (1<<ISC01);//falling eddge

EIMSK |= (1<<INT0);//EXT INT

Разрешим глобальные прерывания

  EIMSK |= (1<<INT0);//EXT INT
  sei();

1 2	EIMSK \|= (1<<INT0);//EXT INT sei();

Включим сторожевой таймер с интервалом 2 секунды

  sei();
  wdt_enable(WDTO_2S);

1 2	sei(); wdt_enable(WDTO_2S);

Вот так вот с помощью библиотечной функции очень быстро инициализируется Watchdog Timer.

Добавим глобальную переменную для сохранения счёта таймера

#include "main.h"
//-----------------------------------------------------
unsigned char tim1_count=0;

#include "main.h"

//-----------------------------------------------------

unsigned char tim1_count=0;

Также напишем макроподстановки для удобства управления светодиодами с ножек портов

#include "main.h"
//-----------------------------------------------------
#define LED1_ON() PORTD|=0b00001000
#define LED1_OFF() PORTD&=~(0b00001000)
#define LED2_ON() PORTD|=0b00010000
#define LED2_OFF() PORTD&=~(0b00010000)
#define LED3_ON() PORTD|=0b00100000
#define LED3_OFF() PORTD&=~(0b00100000)
#define LED4_ON() PORTD|=0b01000000
#define LED4_OFF() PORTD&=~(0b01000000)
#define LED5_ON() PORTD|=0b10000000
#define LED5_OFF() PORTD&=~(0b10000000)
#define LED6_ON() PORTB|=0b00000001
#define LED6_OFF() PORTB&=~(0b00000001);
#define LED7_ON() PORTB|=0b00000010
#define LED7_OFF() PORTB&=~(0b00000010);
#define LED8_ON() PORTB|=0b00000100
#define LED8_OFF() PORTB&=~(0b00000100);
#define LED9_ON() PORTB|=0b00001000
#define LED9_OFF() PORTB&=~(0b00001000);
#define LED10_ON() PORTB|=0b00010000
#define LED10_OFF() PORTB&=~(0b00010000);
//-----------------------------------------------------

#include "main.h"

//-----------------------------------------------------

#define LED1_ON() PORTD|=0b00001000

#define LED1_OFF() PORTD&=~(0b00001000)

#define LED2_ON() PORTD|=0b00010000

#define LED2_OFF() PORTD&=~(0b00010000)

#define LED3_ON() PORTD|=0b00100000

#define LED3_OFF() PORTD&=~(0b00100000)

#define LED4_ON() PORTD|=0b01000000

#define LED4_OFF() PORTD&=~(0b01000000)

#define LED5_ON() PORTD|=0b10000000

#define LED5_OFF() PORTD&=~(0b10000000)

#define LED6_ON() PORTB|=0b00000001

#define LED6_OFF() PORTB&=~(0b00000001);

#define LED7_ON() PORTB|=0b00000010

#define LED7_OFF() PORTB&=~(0b00000010);

#define LED8_ON() PORTB|=0b00000100

#define LED8_OFF() PORTB&=~(0b00000100);

#define LED9_ON() PORTB|=0b00001000

#define LED9_OFF() PORTB&=~(0b00001000);

#define LED10_ON() PORTB|=0b00010000

#define LED10_OFF() PORTB&=~(0b00010000);

//-----------------------------------------------------

Добавим обработчик прерываний от таймера, в котором будем попеременно при каждом вхождении зажигать очередной светодиод, а предыдущий тушить

unsigned char tim1_count=0;
//-----------------------------------------------------
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
  switch (tim1_count)
  {
    case 0:
      LED10_OFF();
      LED1_ON();
      break;
    case 1:
      LED1_OFF();
      LED2_ON();
      break;
    case 2:
      LED2_OFF();
      LED3_ON();
      break;
    case 3:
      LED3_OFF();
      LED4_ON();
      break;
    case 4:
      LED4_OFF();
      LED5_ON();
      break;
    case 5:
      LED5_OFF();
      LED6_ON();
      break;
    case 6:
      LED6_OFF();
      LED7_ON();
      break;
    case 7:
      LED7_OFF();
      LED8_ON();
      break;
    case 8:
      LED8_OFF();
      LED9_ON();
      break;
    case 9:
      LED9_OFF();
      LED10_ON();
      break;
  }
  tim1_count++;
  if(tim1_count>9) tim1_count=0;
}
//----------------------------------------

unsigned char tim1_count=0;

//-----------------------------------------------------

ISR(TIMER1_COMPA_vect)

{

switch (tim1_count)

{

case 0:

LED10_OFF();

LED1_ON();

break;

case 1:

LED1_OFF();

LED2_ON();

break;

case 2:

LED2_OFF();

LED3_ON();

break;

case 3:

LED3_OFF();

LED4_ON();

break;

case 4:

LED4_OFF();

LED5_ON();

break;

case 5:

LED5_OFF();

LED6_ON();

break;

case 6:

LED6_OFF();

LED7_ON();

break;

case 7:

LED7_OFF();

LED8_ON();

break;

case 8:

LED8_OFF();

LED9_ON();

break;

case 9:

LED9_OFF();

LED10_ON();

break;

}

tim1_count++;

if(tim1_count>9) tim1_count=0;

}

//----------------------------------------

Обработчик для внешнего прерывания пока не добавляем. Пока проверим, что таймер у нас работает правильно.

Соберём код с помощью вот этой кнопки либо с помощью функциональной клавиши F11

Если всё правильно соберётся, то в окне Output запомним местонахождения файла с прошивкой

Запустим программу avrdude33 (я пока не нашел способов её подключения к среде) и сначала убедимся в видимости нашего контроллера, нажав Чтение

Перейдём во вкладку настройки фьюзов и прочитаем их, также нажав кнопку Чтение. Значения должны быть именно такие. Если не такие, то добиваемся таких и прошиваем фьюзы

Возвращаемся на первую вкладку, выбираем файл с прошивкой и прошиваем её в контроллер

Светодиоды должны зажигаться по очереди, только как только дело дойдёт до того времени, как после включения сторожевого таймера программа проработает 2 секунды, контроллер перезагрузится и весь процесс начнётся сначала. Но, как ни странно, не совсем сначала, просто светодиод будет на время затухать, затем зажигаться тот же светодиод и программа будет продолжаться именно с этого же светодиода

Почему так происходит? Потому что мы явно не проинициализировали переменную счёта таймера, а проинициализировали её при объявлении глобально, скорей всего процедура перезагрузки затирает не всё. Поэтому произведём инициализацию данной переменной в функции main() явно

  sei();
  tim1_count = 0;

1 2	sei(); tim1_count = 0;

Соберём код, прошьём контроллер и убедимся, что теперь после перезагрузки по сторожевому таймеру процесс будет начинаться сначала

Отлично! Сторожевой таймер срабатывает правильно.

Следующая задача — расставить в процедуре обработки прерываний от таймера 1 сбросы сторожевого таймера раньше того момента, когда истечёт интервал времени настройки. Таймер 1 у нас работает с интервалом в полсекунды, значит достаточно будет воткнуть функции сброса сторожевого таймера в каждое третье вхождение в процедуру обработки прерывания. Нулевое не считаем, так как контроллер только что включился, считаем с первого. Для начала воткнём функцию только в третий кейс

    case 3:
      wdt_reset();

1 2	case 3: wdt_reset();

Соберём код, прошьём контроллер. Теперь процедура перезагрузки контроллера начнётся только в момент начала зажигания 8-го светодиода

Поэтому вставим функцию перезагрузки сторожевого таймера ещё в седьмой кейс

    case 7:
      wdt_reset();

1 2	case 7: wdt_reset();

Соберём код, прошьём контроллер.

Теперь светодиод до конца нормально добегает

Только вот после этого до третьего кейса дело не доходит, так как от седьмого до третьего интервал более 2 секунд.

Поэтому уберём все функции перезагрузки сторожевого таймера и расставим их немного по-другому в кейсы 2, 5 и 8

    case 2:
      wdt_reset();

1 2	case 2: wdt_reset();

    case 5:
      wdt_reset();

1 2	case 5: wdt_reset();

    case 8:
      wdt_reset();

1 2	case 8: wdt_reset();

Соберём код, прошьём контроллер. Теперь светодиоды бегут и не затыкаются.

Если таймер будет работать нормально, то сторожевой таймер уже не сработает, а вот если «сломается» или зависнет, то контроллер перезагрузится, произойдёт повторная инициализация всей периферии и всё опять будет работать правильно.

Давайте наш таймер «сломаем». Это конечно всё сказано образно, мы не будем таймер высверливать из контроллера.

С помощью обработчика внешнего прерывания мы отключим наш таймер.

Добавим такой обработчик и отключим в нём прерывания от таймера 1

unsigned char tim1_count=0;
//-----------------------------------------------------
ISR(INT0_vect)
{
  TIMSK1 &= ~(1<<OCIE1A);
}

unsigned char tim1_count=0;

//-----------------------------------------------------

ISR(INT0_vect)

{

TIMSK1 &= ~(1<<OCIE1A);

}

Соберём код, прошьём контроллер.

Теперь, если мы нажмём кратковременно на кнопку, то следующий светодиод у нас уже не загорится. Тот светодиод, который светится, будет светиться до тех пор, пока не истечёт интервал времени сторожевого таймера. Как только интервал истечёт, то контроллер перезагрузится и весь процесс возобновится