基于Linux的嵌入式系统全程喂狗策略
发布: 2011-5-31 | 作者: —— | 来源:liuruidong| 查看: 446次| 用户关注：
摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS 软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte
引言
在嵌入式系统中，为了使系统在异常情况下能自动恢复，一般都会引入看门狗电路。看门狗电路其实就是一个计数器。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也即喂狗，不让复位信号产生。
当前在带Linux操作系统的嵌入式系统中，由于Linux操作系统加载时间较长(如10～30 s)，一般都超过看门狗的时间间隔(典型值为l.6 s)；而如果不采取特殊措施，则系统在Linux操作系统加载过程中复位，Linux操作系统永远无法加载成功。为了解决这个问题，通常有两种方案[1-2]:做一个看门狗的时间间隔更长的硬件电路；修改内核，在内核启动过程中将看门狗设成无效。以上方案无法解决嵌入式系统在操作系统启动阶段的失效问题，降低了系统可靠性。
本文提出了一种嵌入式系统全程喂狗策略及实现方法，从系统上电、引导程序(Bootloader)、操作系统内核直至应用阶段都启用看门狗。实验表明，该方法简单可行，成本较低，在嵌入式系统的全过程中都可以实现喂狗策略，提高了系统可靠性。
1 系统总体设计
采用IMP706芯片组成硬件看门狗电路(看门狗的时间间隔为1．6 s)，在操作系统程序(包括Bootloader)和应用程序中插人喂狗程序，这些喂狗程序运行时问间隔小于看门狗的时间间隔(本设计选为1 s)。这样做可以保证：如果系统正常工作，系统可以在小于看门狗的时间间隔内不断进行喂狗动作，硬件看门狗的计数器不断清零，不产生复位信号；如果系统非
正常工作，喂狗动作失效，硬件看门狗的计数器在1．6 s后溢出，对CPU产生复位信号使系统重启。
1．1 看门狗电路设计
图1为看门狗电路原理，采用IMP706芯片组成硬件看门狗电路，通过电平转换器件
74AVC1T45，硬件看门狗器件的ST脚与中央处理器(CPU)的GPIO3脚相连。看门狗器件的PRST脚与IN脚接到复位开关，RST脚接到CPU的RESET脚，当复位开关被触动或看门狗器件的计数器溢出时，看门狗器件的RST脚输出复位信号给CPU的RESET脚，CPU复位重启。
1．2 喂狗策略及实现
1．2．1 Bootloader阶段
在Bootloader阶段(本设计采用U-boot，但不限于此)，喂狗策略是在Bootloader的程序中不同位置插入喂狗程序。具体做法是：由于Bootoader第一阶段的启动不会超过1．6 s，因此只需在Bootoader的第二阶段，如Flash读写、CRC校验、循环等待等处，插入喂狗代码。喂狗代码采用直接置位中央处理器的GPlO3状态寄存器的方式进行。
首先在特定平台的定义头文件include／condffigs／xxx．h中加入看门狗的宏定义：
1．2．2 Linux内核阶段
在Linux内核加载阶段(采用MontaVista Linux操作系统，但不限于此)，喂狗策略是在Linux 内核程序的不同位置插入喂狗程序。具体做法是：首先在Linux内核阶段1的内核解压缩程
序、RTC驱动加载程序、GPIO驱动加载程序适当代码处插入喂狗代码，喂狗代码以直接取反中央处理器的GPlO3状态寄存器的方式进行；在Linux内核阶段2的Watchdog驱动加载程序适当代码处插入喂狗代码，喂狗代码调用GPIO驱动，GPIO驱动内含取反中央处理器的GPlO3状态寄存器的操作；在Linux内核阶段3的内核加载根文件系统程序、init 程序的适当代码处调用Linux的Watchdog驱动，Watchdog驱动内含取反中央处理器的GPlO3状态寄存器的操作。
以上内核阶段的划分是以GPIO及Watchdog驱动的加载为标志的。GPIO驱动加载之前为内核阶段1，GPIO驱动加载之后至Watchdog驱动加载之前为内核阶段2，Watchdog驱动加载之后为内核阶段3。
下面示例说明内核解压缩asm／arch／boot／com—pressed．C中喂狗的实现代码：
从以上代码可以看出，它是内核阶段1喂狗的典型方法，是直接取反GPlO3状态寄存器的。
下面示例说明内核阶段2的喂狗方法(仅以加载RTC驱动为例)：首先让RTC驱动中包含GPIO的头文件，然后在读取RTC当前值的函数中调用GPIO驱动进行喂狗。
为了能够在内核阶段3调用Watchdog驱动进行喂狗，需要在Watchdog驱动中导出喂狗函数以供内核阶段3使用。Watchdog驱动喂狗也是调用GPIO驱动实现的，但Watchdog
驱动一旦加载完成，以后的喂狗都通过调用Watchdog驱动完成。
1．2．3 程序运行阶段
图2为多线程应用程序运行阶段喂狗方法。在主程序中首先创建一个监控线程，它的优先级高于其他线程。监控线程在其他被监控的线程正常工作的情况下，一定时间内对看门狗进行喂狗操作，喂狗操作通过调用Watch—dog驱动来完成。如果某个线程出现故障，监控线程就不执行喂狗操作，也就达到这个线程出现故障时系统自动重启的目的。如果监控线程自身出现故障，不能及时执行喂狗操作，看门狗也自动复位重启。具体做法是，主程序首先启动监控线程，然后依次启动N个被监控的线程，每一线程内都设置一计数器。被监控的线程中首先对线程内的计数器初始化为0，在各个线程主循环中，对相应的计数器执行加1操作。监控任务首先启动看门狗，进入循环。每隔M秒对各线程内的计数器进行检验，在M 秒内每隔1 s要对看门狗喂狗，否则系统就会复位重启。查询N个计数器值是否为O，如果全都大于O，则说明对应接受监控的线程正常运行，然后对看门狗喂狗，并将N个计数
器值清零。如果有任意一个计数器值为0，检测到对应接受监视的线程出现故障需要重启，这时不对看门狗喂狗，使得系统复位重启。
