Linux看門狗管理及在DM8168芯片上的應(yīng)用

⑤初始化本階段使用的硬件設(shè)備。

⑥檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射。

⑦將內(nèi)核從Flash讀取到RAM中。

⑧設(shè)置內(nèi)核啟動參數(shù)，然后啟動硬件看門狗，通過訪問控制寄存器來實現(xiàn)。該階段可以設(shè)置看門狗超時溢出時間為120 s。以DM8168芯片為例(后面的代碼都是基于該芯片實現(xiàn))，相關(guān)代碼為：

__raw_writel(0xBBBB，WDT_WSPR);

__raw_writel(0x4444，WDT_WSPR);

__raw_writel(wdt_trgr_time，WDT_WTGR);

這樣如果后續(xù)的內(nèi)核解壓及啟動出錯，看門狗超時可以復(fù)位開發(fā)板以重啟，重新加載內(nèi)核并試圖修復(fù)。

⑨完成系統(tǒng)初始化工作，U—Boot進入主循環(huán)程序，處理用戶輸入的命令。在abortboot中，關(guān)閉看門狗，向控制寄存器依次寫入：

__raw_writel(0xAAAA，WDT_WSPR);

__raw_writel(0x5555，WDT_WSPR);

若收到用戶中斷，U—Boot自動啟動的命令后，關(guān)閉看門狗，以方便用戶調(diào)試U—Boot、設(shè)置內(nèi)核相關(guān)參數(shù)等信息。

⑩如果沒有收到用戶中斷命令，U—Boot會拷貝內(nèi)核鏡像并解壓內(nèi)核，開始啟動內(nèi)核調(diào)用。

4.2 內(nèi)核啟動階段

在U—Boot加載了內(nèi)核之后，系統(tǒng)就進入內(nèi)核啟動階段，此時，看門狗的管理控制也要由內(nèi)核來接管。內(nèi)核啟動主要包括內(nèi)核自解壓、注冊及加載硬件驅(qū)動程序、Flash分區(qū)等。

在內(nèi)核啟動時，內(nèi)核程序會注冊硬件看門狗的驅(qū)動程序，并執(zhí)行probe探針函數(shù)，此時，內(nèi)核接管U—Boot階段的看門狗，即先關(guān)閉看門狗，然后再重新打開看門狗，并加載新的超時時長，此處設(shè)置wdt_trgr_time=120 s。

__raw_writel(0xAAAA，WDT_WSPR);

__raw_writel(0x5555，WDT_WSPR);

__raw_writel(0xBBBB，WDT_WSPR);

__raw_writel(0x4444，WDT_WSPR);

__raw_writel(wdt_trgr_time，WDT_WTGR);

這樣可以保證文件系統(tǒng)在掛載或解壓出錯時，看門狗沒有進行喂狗操作，從而導(dǎo)致120 s超時后重啟。

在注冊完硬件驅(qū)動程序之后，內(nèi)核會掛載根文件系統(tǒng)并進行解壓。

4.3 應(yīng)用程序啟動階段

文件系統(tǒng)啟動后，用戶的應(yīng)用進程也會開始啟動。在這個階段，通常會創(chuàng)建一個獨立的守護進程，來接管看門狗。守護進程啟動時，首先關(guān)閉內(nèi)核階段啟動的看門狗，并重新啟動看門狗設(shè)置超時時長，實現(xiàn)接管內(nèi)核階段看門狗的功能。在看門狗啟動后，守護進程可以周期性地進行喂狗操作，并通過心跳的方式同用戶進程通信，在收不到用戶進程的心跳包消息時，即停止喂狗操作，這樣看門狗會超時溢出導(dǎo)致系統(tǒng)重啟，以進行故障修復(fù)。

守護進程通過看門狗中斷響應(yīng)函數(shù)，實現(xiàn)重啟系統(tǒng)等操作，以恢復(fù)系統(tǒng)可用性。

至此，Linux從U—Boot啟動直到應(yīng)用程序完成過程中，看門狗都有相應(yīng)的啟動及管理。

4.4 看門狗管理小結(jié)

Linux系統(tǒng)下，U—Boot啟動后打開硬件看門狗，保證內(nèi)核解壓及啟動出現(xiàn)異常時重啟;內(nèi)核啟動階段，接管U—Boot下的看門狗并設(shè)置時間，可以保證文件系統(tǒng)掛載、解壓及啟動出現(xiàn)異常時重啟系統(tǒng);在進入文件系統(tǒng)后，守護進程接管內(nèi)核階段的看門狗，并定期地執(zhí)行喂狗操作，這樣在用戶進程出現(xiàn)異常(退出)時，守護進程可以監(jiān)測到異常，停止喂狗操作，看門狗超時復(fù)位系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)中，重啟是從故障中修復(fù)的最簡單有效的方法，通過在啟動的不同階段啟用硬件看門狗，可以有效保障系統(tǒng)異常時重啟。

5 DM8168看門狗的管理

除了前文提到的Linux系統(tǒng)下看門狗的基礎(chǔ)管理，DM8168芯片的硬件看門狗外圍輸出引腳，可以同時支持Reset和Interrupt信號，功能更加強大。

如果只是期望看門狗超時后能重啟復(fù)位板卡，參考前節(jié)提到的方法，依次在Linux啟動的各個階段啟用及管理看門狗即可，因為看門狗的溢出引腳直接連接電源及復(fù)位管理模塊。

此外，如果想在看門狗超時溢出時增加一些額外的處理，可以采用捕獲中斷信號的方法。具體流程如下：

①注冊硬件看門狗中斷處理函數(shù)，實現(xiàn)程序為omap_irq=platform_get_resource(pdev，IORESOURCE_IRQ，0); //獲得中斷標號

ret=request_irq(omap_irq，omap_wdt_irqhdl，0，pdev->name，wdev); //注冊中斷

其中omap_wdt_irqhdl為看門狗的中斷處理函數(shù)。

②在硬件看門狗中斷處理函數(shù)中可以增加一些附加的處理，需要注意的是，此時需要設(shè)置另外一組寄存器WDT_WDLY，以保證在復(fù)位前捕獲到中斷信號。

中斷處理函數(shù)omap_wdt_irqhdl的關(guān)鍵實現(xiàn)程序為：

采用此方法后，看門狗超時產(chǎn)生中斷信號，系統(tǒng)捕獲到中斷信號后自動觸發(fā)中斷響應(yīng)函數(shù)，可以更靈活地處理(比如不復(fù)位系統(tǒng)，保留現(xiàn)場以便定位問題)。

結(jié)語

本文以TI公司的TMS320DM8168芯片為例，詳細介紹了Linux系統(tǒng)從U—Boot啟動、內(nèi)核啟動到文件系統(tǒng)加載及用戶程序啟動過程中看門狗的啟用及管理，通過不同階段管理看門狗，可以保證系統(tǒng)在任何一個可能出現(xiàn)問題的階段，自動重啟以修復(fù)故障，從而有效提高系統(tǒng)的可靠性。在嵌入式設(shè)備越來越普及的今天，設(shè)備自恢復(fù)功能會具有極大的競爭力。