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**** AVR 復位檢測和控制看門狗的范例 ***
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**** 作者： HJJourAVR ***
**** 編譯器：WINAVR20050214 ***
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**** www.OurAVR.com 2005.9.28 ***
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/*
本程序簡單的示范了AVRATMEGA16的復位檢測和控制看門狗
系統控制和復位
復位來源的檢測
JTAG復位指示
看門狗復位指示
BOD復位指示
RESET引腳復位指示
上電復位指示
看門狗的控制
出于簡化程序考慮，各種數據沒有對外輸出，學習時建議使用JTAG ICE硬件仿真器。
熔絲位設置
1 使能BOD功能 BODEN=0
2 選擇BOD電平 BODLEVEL=1 2.7V(VCC=3V) (可選)
BODLEVEL=0 4.0V(VCC=5V) (可選)
*/
[code="CSHARP"]
#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h>
//時鐘定為內部RC 1MHz,F_CPU=1000000 也可以采用其他時鐘
#include <avr/wdt.h>
/*
wdt.h里面
看門狗溢出時間常量定義
#define WDTO_15MS 0
#define WDTO_30MS 1
#define WDTO_60MS 2
#define WDTO_120MS 3
#define WDTO_250MS 4
#define WDTO_500MS 5
#define WDTO_1S 6
#define WDTO_2S 7
下面的4S/8S定義只能用于 ATtiny2313, ATmega48, ATmega88 and the ATmega168.
#define WDTO_4S 8
#define WDTO_8S 9
看門狗操作函數
wdt_disable()
關閉看門狗
wdt_enable(timeout)
使能看門狗及溢出時間設定
wdt_reset()
復位看門狗(喂狗)
*/
//管腳定義
#define WDT_EN 7 //PA7 看門狗的喂狗控制引腳
// 高電平，不喂狗
// 低電平，喂狗
#define LED_JT 4 //PA4 JTAG復位指示
#define LED_WD 3 //PA3 看門狗復位指示
#define LED_BO 2 //PA2 BOD復位指示
#define LED_EXT 1 //PA1 RESET引腳復位指示
#define LED_PO 0 //PA0 上電復位指示
//以上信號皆為低電平有效
int main(void)
{
unsigned char CPU_STATUS;
unsigned char i;
//上電默認DDRx=0x00,PORTx=0x00 輸入，無上拉電阻
PORTB =0xFF; //不用的管腳使能內部上拉電阻。
PORTC =0xFF;
PORTD =0xFF;
PORTA =0xFF;
DDRA =(1<<LED_JT)|(1<<LED_WD)|(1<<LED_BO)|(1<<LED_EXT)|(1<<LED_PO); //輸出驅動LED
CPU_STATUS =MCUCSR; //讀取MCU控制和狀態寄存器
//可以在JTAG調試時直接觀察 MCUCSR的狀態。
CPU_STATUS&=0x1F;
switch (CPU_STATUS)
{
case (1<<JTRF): //JTAG引起的復位？
PORTA&=~(1<<LED_JT);
break;
case (1<<WDRF): //看門狗引起的復位？
PORTA&=~(1<<LED_WD);
break;
case (1<<BORF): //BOD引起的復位？
PORTA&=~(1<<LED_BO);
break;
case (1<<EXTRF): //RESET引腳引起的復位？
PORTA&=~(1<<LED_EXT);
break;
case (1<<PORF): //上電引起的復位？
PORTA&=~(1<<LED_PO);
break;
default: //多種復位同時發生？
PORTA=~CPU_STATUS;
break;
}
MCUCSR=0x00; //清除標志位
for(i=0;i<200;i++)
_delay_ms(10); //延時2秒
wdt_enable(WDTO_2S); //使能看門狗，溢出時間為2秒左右
while(1)
{
if (!(PINA&(1<<WDT_EN)))
wdt_reset(); //如果PA7為低電平時，復位看門狗(喂狗)
}
}
[/code]
/*
程序運行效果
如果PA7是高電平，不喂狗，則每2秒鐘看門狗復位一次，LED_WD亮
如果PA7是低電平，喂狗，則方便作如下實驗
第一次上電時，發生上電復位事件，LED_PO亮
按下復位按鍵，發上外部復位事件，LED_EXT亮
調節電源電壓調到4.0V(或2.7V)以下，然后調回5.0V(3.0V),發生BOD復位事件，LED_BO亮
在JTAG調試時，使用[reset]功能，發生JTAG復位事件，LED_JT亮
注意:有時候會出現多種復位事件同時發生,例如:
上電的同時按住復位按鍵，將會同時發生 上電復位事件和外部復位事件
*/
/*
系統控制和復位
復位AVR 復位時所有的I/O 寄存器都被設置為初始值，程序從復位向量處開始執行。
復位向量處的指令必須是絕對跳轉JMP 指令，以使程序跳轉到復位處理例程。
如果程序永遠不利用中斷功能，中斷向量可以由一般的程序代碼所覆蓋。
這個處理方法同樣適用于當復位向量位于應用程序區，中斷向量位于Boot 區 — 或者反過來 — 的時候。
復位源有效時I/O 端口立即復位為初始值。此時不要求任何時鐘處于正常運行狀態。
所有的復位信號消失之后，芯片內部的一個延遲計數器被激活，將內部復位的時間延長。
這種處理方式使得在MCU 正常工作之前有一定的時間讓電源達到穩定的電平。
延遲計數器的溢出時間通過熔絲位SUT 與CKSEL 設定。延遲時間的選擇請參見 P23“ 時鐘源” 。
復位源ATmega16 有5 個復位源：
上電復位。電源電壓低于上電復位門限 VPOT 時， MCU 復位。
外部復位。引腳 RESET 上的低電平持續時間大于最小脈沖寬度時MCU 復位。
看門狗復位。看門狗使能并且看門狗定時器溢出時復位發生。
掉電檢測復位。掉電檢測復位功能使能，且電源電壓低于掉電檢測復位門限 VBOT 時MCU 即復位。
JTAG AVR復位。復位寄存器為1時MCU復位。詳見 P215“IEEE 1149.1 (JTAG) 邊界掃描” 。
上電復位
上電復位(POR) 脈沖由片內檢測電路產生。
無論何時VCC 低于檢測電平POR 即發生。
POR 電路可以用來觸發啟動復位，或者用來檢測電源故障。
POR電路保證器件在上電時復位。
VCC 達到上電門限電壓后觸發延遲計數器。在計數器溢出之前器件一直保持為復位狀態。
當VCC 下降時，只要低于檢測門限，RESET 信號立即生效。
外部復位
外部復位由外加于RESET 引腳的低電平產生。
當復位低電平持續時間大于最小脈沖寬度時即觸發復位過程，即使此時并沒有時鐘信號在運行。
當外加信號達到復位門限電壓VRST( 上升沿) 時， tTOUT 延時周期開始。
延時結束后MCU 即啟動。
掉電檢測
ATmega16 具有片內BOD(Brown-out Detection) 電路，通過與固定的觸發電平的對比來檢測工作過程中VCC 的變化。
此觸發電平通過熔絲位BODLEVEL 來設定， 2.7V(BODLEVEL 未編程)，4.0V (BODLEVEL 已編程)。
BOD 的觸發電平具有遲滯功能以消除電源尖峰的影響。
這個遲滯功能可以解釋為VBOT+ = VBOT + VHYST/2 以及VBOT- = VBOT- VHYST/2。
BOD 電路的開關由熔絲位BODEN控制。
當BOD使能后(BODEN被編程)，一旦VCC下降到觸發電平以下(VBOT-)， BOD 復位立即被激發。
當VCC 上升到觸發電平以上時(VBOT+)，延時計數器開始計數，一旦超過溢出時間tTOUT，MCU即恢復工作。
如果VCC一直低于觸發電平并保持tBOD時間， BOD電路將只檢測電壓跌落。
看門狗復位
看門狗定時器溢出時將產生持續時間為1 個CK 周期的復位脈沖。
在脈沖的下降沿，延時定時器開始對tTOUT 記數
MCU控制和狀態寄存器－MCUCSR
MCU 控制和狀態寄存器提供了有關引起MCU 復位的復位源的信息
Bit 4 – JTRF: JTAG 復位標志
通過JTAG 指令AVR_RESET 可以使JTAG 復位寄存器置位，并引發MCU 復位，并使JTRF 置位。
上電復位將使其清零，也可以通過寫”0” 來清除。
Bit 3 – WDRF: 看門狗復位標志
看門狗復位發生時置位。
上電復位將使其清零，也可以通過寫”0” 來清除。
Bit 2 – BORF: 掉電檢測復位標志
掉電檢測復位發生時置位。
上電復位將使其清零，也可以通過寫”0” 來清除。
Bit 1 – EXTRF: 外部復位標志
外部復位發生時置位。
上電復位將使其清零，也可以通過寫”0” 來清除。
Bit 0 – PORF: 上電復位標志
上電復位發生時置位。
只能通過寫”0” 來清除。
為了使用這些復位標志來識別復位條件，用戶應該盡早讀取此寄存器的數據，然后將其復位。
如果在其他復位發生之前將此寄存器復位，則后續復位源可以通過檢查復位標志來了解
看門狗定時器
看門狗定時器由獨立的1Mhz 片內振蕩器驅動。這是VCC = 5V 時的典型值。
通過設置看門狗定時器的預分頻器可以調節看門狗復位的時間間隔。
看門狗復位指令WDR 用來復位看門狗定時器。
此外，禁止看門狗定時器或發生復位時定時器也被復位。
復位時間有8 個選項。
如果沒有及時復位定時器，一旦時間超過復位周期， ATmega16 就復位，并執行復位向量指向的程序。
為了防止無意之間禁止看門狗定時器，在看門狗禁用后必須跟一個特定的修改序列。
1. 在同一個指令內對WDTOE 和WDE 寫"1“，即使WDE 已經為"1“
2. 在緊接的4 個時鐘周期之內對WDE 寫"0”
看門狗定時器控制寄存器－WDTCR
Bit 4 – WDTOE: 看門狗修改使能
清零WDE 時必須置位WDTOE，否則不能禁止看門狗。
一旦置位，硬件將在緊接的4個時鐘周期之后將其清零。請參考有關WDE 的說明來禁止看門狗。
Bit 3 – WDE: 使能看門狗
WDE為"1“ 時，看門狗使能，否則看門狗將被禁止。
只有在WDTOE為"1“ 時WDE 才能清零。以下為關閉看門狗的步驟：
1. 在同一個指令內對WDTOE 和WDE 寫"1“，即使WDE 已經為"1“
2. 在緊接的4 個時鐘周期之內對WDE 寫"0”
Bits 2..0 – WDP2, WDP1, WDP0: 看門狗定時器預分頻器2, 1 和 0
WDP2、WDP1 和WDP0 決定看門狗定時器的預分頻器
WDP2 WDP1 WDP0 看門狗振蕩器周期 VCC=3.0V時典型的溢出周期 VCC=5.0V時典型的溢出周期
0 0 0 16K (16384) 17.1ms 16.3ms
0 0 1 32K (32768) 34.3ms 32.5ms
0 1 0 64K (65536) 68.5ms 65ms
0 1 1 128K (131072) 0.14s 0.13s
1 0 0 256K (262144) 0.27s 0.26s
1 0 1 512K (524288) 0.55s 0.52s
1 1 0 1024K (1048576) 1.1 s 1.0 s
1 1 1 2048K (2097152) 2.2 s 2.1 s
掉電檢測BOD的誤解
AVR自帶的BOD(Brown-out Detection)電路，作用是在電壓過低(低于設定值)時產生復位信號，防止CPU意外動作.
對EEPROM的保護作用是當電壓過低時保持RESET信號為低，防止CPU意外動作，錯誤修改了EEPROM的內容
而我們所理解的掉電檢測功能是指 具有預測功能的可以進行軟件處理的功能。
例如，用戶想在電源掉電時把SRAM數據轉存到EEPROM，可行的方法是
外接一個在4.5V翻轉的電壓比較器(VCC=5.0V,BOD=2.7V)，輸出接到外部中斷引腳(或其他中斷)
一但電壓低于4.5V,馬上觸發中斷，在中斷服務程序中把數據寫到EEPROM中保護起來
注意: 寫一個字節的EEPROM時間長達8mS,所以不能寫入太多數據，電源濾波電容也要選大一些
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