⑤初始化本階段使用的硬件設(shè)備。

⑥檢測(cè)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(dòng)參數(shù)，然后啟動(dòng)硬件看門(mén)狗，通過(guò)訪問(wèn)控制寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該階段可以設(shè)置看門(mén)狗超時(shí)溢出時(shí)間為120 s。以DM8168芯片為例(后面的代碼都是基于該芯片實(shí)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(dòng)出錯(cuò)，看門(mén)狗超時(shí)可以復(fù)位開(kāi)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(jìn)入主循環(huán)程序，處理用戶(hù)輸入的命令。在abortboot中，關(guān)閉看門(mén)狗，向控制寄存器依次寫(xiě)入：

__raw_writel(0xAAAA，WDT_WSPR);

__raw_writel(0x5555，WDT_WSPR);

若收到用戶(hù)中斷，U—Boot自動(dòng)啟動(dòng)的命令后，關(guān)閉看門(mén)狗，以方便用戶(hù)調(diào)試U—Boot、設(shè)置內(nèi)核相關(guān)參數(shù)等信息。

⑩如果沒(méi)有收到用戶(hù)中斷命令，U—Boot會(huì)拷貝內(nèi)核鏡像并解壓內(nèi)核，開(kāi)始啟動(dòng)內(nèi)核調(diào)用。

4.2 內(nèi)核啟動(dòng)階段

在U—Boot加載了內(nèi)核之后，系統(tǒng)就進(jìn)入內(nèi)核啟動(dòng)階段，此時(shí)，看門(mén)狗的管理控制也要由內(nèi)核來(lái)接管。內(nèi)核啟動(dòng)主要包括內(nèi)核自解壓、注冊(cè)及加載硬件驅(qū)動(dòng)程序、Flash分區(qū)等。

在內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)核程序會(huì)注冊(cè)硬件看門(mén)狗的驅(qū)動(dòng)程序，并執(zhí)行probe探針函數(shù)，此時(shí)，內(nèi)核接管U—Boot階段的看門(mén)狗，即先關(guān)閉看門(mén)狗，然后再重新打開(kāi)看門(mén)狗，并加載新的超時(shí)時(shí)長(zhǎng)，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(cuò)時(shí)，看門(mén)狗沒(méi)有進(jìn)行喂狗操作，從而導(dǎo)致120 s超時(shí)后重啟。

在注冊(cè)完硬件驅(qū)動(dòng)程序之后，內(nèi)核會(huì)掛載根文件系統(tǒng)并進(jìn)行解壓。

4.3 應(yīng)用程序啟動(dòng)階段

文件系統(tǒng)啟動(dòng)后，用戶(hù)的應(yīng)用進(jìn)程也會(huì)開(kāi)始啟動(dòng)。在這個(gè)階段，通常會(huì)創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的守護(hù)進(jìn)程，來(lái)接管看門(mén)狗。守護(hù)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)，首先關(guān)閉內(nèi)核階段啟動(dòng)的看門(mén)狗，并重新啟動(dòng)看門(mén)狗設(shè)置超時(shí)時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)接管內(nèi)核階段看門(mén)狗的功能。在看門(mén)狗啟動(dòng)后，守護(hù)進(jìn)程可以周期性地進(jìn)行喂狗操作，并通過(guò)心跳的方式同用戶(hù)進(jìn)程通信，在收不到用戶(hù)進(jìn)程的心跳包消息時(shí)，即停止喂狗操作，這樣看門(mén)狗會(huì)超時(shí)溢出導(dǎo)致系統(tǒng)重啟，以進(jìn)行故障修復(fù)。

守護(hù)進(jìn)程通過(guò)看門(mén)狗中斷響應(yīng)函數(shù)，實(shí)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(dòng)直到應(yīng)用程序完成過(guò)程中，看門(mén)狗都有相應(yīng)的啟動(dòng)及管理。

4.4 看門(mén)狗管理小結(jié)

Linux系統(tǒng)下，U—Boot啟動(dòng)后打開(kāi)硬件看門(mén)狗，保證內(nèi)核解壓及啟動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)重啟;內(nèi)核啟動(dòng)階段，接管U—Boot下的看門(mén)狗并設(shè)置時(shí)間，可以保證文件系統(tǒng)掛載、解壓及啟動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)重啟系統(tǒng);在進(jìn)入文件系統(tǒng)后，守護(hù)進(jìn)程接管內(nèi)核階段的看門(mén)狗，并定期地執(zhí)行喂狗操作，這樣在用戶(hù)進(jìn)程出現(xiàn)異常(退出)時(shí)，守護(hù)進(jìn)程可以監(jiān)測(cè)到異常，停止喂狗操作，看門(mén)狗超時(shí)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(jiǎn)單有效的方法，通過(guò)在啟動(dòng)的不同階段啟用硬件看門(mén)狗，可以有效保障系統(tǒng)異常時(shí)重啟。

5 DM8168看門(mén)狗的管理

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

如果只是期望看門(mén)狗超時(shí)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(dòng)的各個(gè)階段啟用及管理看門(mén)狗即可，因?yàn)榭撮T(mén)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(mén)狗超時(shí)溢出時(shí)增加一些額外的處理，可以采用捕獲中斷信號(hào)的方法。具體流程如下：

①注冊(cè)硬件看門(mén)狗中斷處理函數(shù)，實(shí)現(xiàn)程序?yàn)閛map_irq=platform_get_resource(pdev，IORESOURCE_IRQ，0); //獲得中斷標(biāo)號(hào)

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

其中omap_wdt_irqhdl為看門(mén)狗的中斷處理函數(shù)。

②在硬件看門(mén)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(shí)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(hào)。

中斷處理函數(shù)omap_wdt_irqhdl的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)程序?yàn)椋?p>

采用此方法后，看門(mén)狗超時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào)，系統(tǒng)捕獲到中斷信號(hào)后自動(dòng)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(chǎng)以便定位問(wèn)題)。

結(jié)語(yǔ)

本文以TI公司的TMS320DM8168芯片為例，詳細(xì)介紹了Linux系統(tǒng)從U—Boot啟動(dòng)、內(nèi)核啟動(dòng)到文件系統(tǒng)加載及用戶(hù)程序啟動(dòng)過(guò)程中看門(mén)狗的啟用及管理，通過(guò)不同階段管理看門(mén)狗，可以保證系統(tǒng)在任何一個(gè)可能出現(xiàn)問(wèn)題的階段，自動(dòng)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(lái)越普及的今天，設(shè)備自恢復(fù)功能會(huì)具有極大的競(jìng)爭(zhēng)力。