Sigmstar Comake D1 SSD2355 系统开发之前Watchdog使用参考

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810人浏览 · 2025-11-20 21:10:53

weixin_39918374 · 2025-11-20 21:10:53 发布

Watchdog使用参考

REVISION HISTORY¶

Revision No.	Description	Date
1.0	Initial release	04/21/2023

1. 概述¶

watchdog（看门狗，简称 "WDT"）是一种具备超时复位系统功能的硬件或软件机制，核心由定时器与复位模块组成，具体工作原理如下：

用户预先设定一个超时时间，在该时间周期内需通过 “喂狗” 操作重置 watchdog 的内部计数器
若内部计数器数值达到设定的超时时间，且未及时 “喂狗”，watchdog 将触发系统复位，使系统重新启动

本文中出现的 "WDT"，"看门狗"，"Watchdog" 表述，均指代上述超时复位系统的功能。本文介绍PCUPID 系列芯片的硬件看门狗机制。

2. 关键字说明¶

硬件watchdog：独立的看门狗硬件电路（包含定时和复位电路，SoC内置），软件定期向硬件寄存器写入特定值，超时后输出硬件复位信号，强制系统重启，不依赖操作系统运行，即使 CPU 死机仍能触发硬件复位
软件watchdog：基于内核定时器的软件逻辑模拟，用户程序定期喂狗，超时后通过内核 API 触发系统重启或告警，无需硬件支持，实现灵活，可定制超时动作，CPU死机后不能触发超时动作
watchdog timeout：看门狗的超时时长，如果超过这个时长不喂狗，硬件看门狗会输出硬件复位信号，软件看门狗会触发超时动作
watchdog pretimeout：看门狗预超时是看门狗机制中的一种提前预警机制，指在看门狗真正超时前的一个提前告警阶段。当预超时触发时，系统会收到一个预警信号（如中断），此时仍有一段缓冲时间（预超时到实际超时的间隔）供系统进行故障排查（如记录日志、保存关键数据）或尝试自我恢复（如杀死异常进程）

3. 功能描述¶

linux 内核支持基于高精度定时器的软件看门狗(softdog)和基于硬件的硬件看门狗，提供了/dev/watchdog* 设备文件与用户空间程序进行交互。应用程序可以通过/dev/watchdog* 设备进行周期性喂狗。

Linux下watchdog框架

软件看门狗：linux自带功能，按需打开，默认关闭

硬件看门狗：soc内置，sigmastar提供驱动，linux内核提供devfs的watchdog接口，用户使用ioctl操作watchdog设备

4. 硬件连接介绍¶

PCUPID 系列芯片的硬件看门狗内置在soc里，没有引脚对外开放，无需外围硬件电路连接，由驱动程序写soc的寄存器实现对看门狗硬件电路的控制

5. Uboot用法介绍¶

5.1 dts配置¶

watchdog 驱动相关的 DTS 配置如下：

watchdog: watchdog {
    compatible = "sstar,wdt";
    reg = <0x1F006000 0x40>;
    status = "okay";
};

watchdog DTS配置说明:

属性	描述	设定值	备注
compatible	匹配驱动进行驱动注册	"sstar,wdt"	禁止修改
reg	watchdog寄存器信息	硬件设计决定	禁止修改
status	选择是否使能watchdog驱动	"ok" or "disable"	按需修改，默认打开

5.2 uboot config配置¶

通过make menuconfig打开或关闭watchdog相关的config配置项：

(1) 驱动配置项 CONFIG_SSTAR_WDT:

[*] SigmaStar drivers  --->
[*]   Sigmastar watchdog

(2) 启动看门狗配置项 CONFIG_WATCHDOG_AUTOSTART 和超时时间配置项 CONFIG_WATCHDOG_TIMEOUT_MSECS:

[*] Device Drivers  --->
[*]   Watchdog Timer Support --->
[*]     Automatically start watchdog timer
[*]     Watchdog timeout in msec

注意：如果CONFIG_WATCHDOG_AUTOSTART = Y 则uboot启动时会默认启动看门狗，并且超时时间由CONFIG_WATCHDOG_TIMEOUT_MSECS设定。CONFIG_WATCHDOG_TIMEOUT_MSECS默认值为2000，单位ms，也就是2s

(3) 喂狗配置项 CONFIG_WATCHDOG:

[*] Device Drivers  --->
[*]   Watchdog Timer Support --->
[*]       Enable U-Boot watchdog reset

注意：如果开启这个宏，uboot会每隔一秒喂一次狗。如果开启 CONFIG_WATCHDOG_AUTOSTART 但是不开启 CONFIG_WATCHDOG，系统在WATCHDOG_TIMEOUT_MSECS ms后将重启

(4) 打开wdt命令配置项 CONFIG_WATCHDOG:

[*] Command line interface  --->
[*]   Device access commands --->
[*]       wdt

注意：只有开启这个宏，uboot下才可以执行wdt命令

5.3 wdt命令参数说明¶

查看可用的watchdog:
```
wdt list - list watchdog devices

示例：
SigmaStar # wdt list
watchdog (sstar_wdt)
SigmaStar #
```
注意：示例里回显的"watchdog"才是设备name，sstar_wdt不是设备name
获取/设置当前watchdog设备:
```
wdt dev [<name>] - get/set current watchdog device
```
参数名称 描述

name 不带参数时为获取当前操作的 watchdog 设备名称

参数名称	描述
name	不带参数时为获取当前操作的 watchdog 设备名称

启动watchdog:

wdt start <timeout ms> [flags] - start watchdog timer

参数名称	描述
timeout ms	指定 watchdog 的超时时间，单位为毫秒
flags	传递给 watchdog 驱动的 flags 信息，当前驱动未使用该参数

停止watchdog:
```
wdt stop - stop watchdog timer
```
复位 watchdog 计时:
```
wdt reset - reset watchdog timer
```
立刻触发 watchdog 超时:
```
wdt expire [flags] - expire watchdog timer immediately
```
参数名称 描述

flag -f 强制触发超时; -d 延迟触发超时; -s 触发超时过程中不输出日志信息

注意： wdt expire命令的作用为立刻触发watchdog超时，U-Boot原生的实现为将超时设置为1ms，当前硬件不支持此命令。

参数名称	描述
flag	-f 强制触发超时; -d 延迟触发超时; -s 触发超时过程中不输出日志信息

5.4 wdt使用示例¶

先关闭“自启动看门狗”和“自动喂狗”配置项，然后执行下列操作

wdt list →  wdt list                // 查看有哪些watchdog设备

wdt dev [<name>] → wdt dev watchdog // 使用名为"watchdog"的看门狗

wdt start <timeout ms> [flags] → wdt start 10000 // 设置watchdog超时时间为10s

wdt reset → wdt reset //在watchdog未超时前，复位watchdog计时

wdt stop → wdt stop   // 在watchdog未超时前，停止watchdog

注意：关闭自启动看门狗功能，即关闭CONFIG_WATCHDOG_AUTOSTART配置项。关闭自动喂狗功能，即关闭CONFIG_WATCHDOG配置项，关闭方法见上文uboot config配置小节。如果不关闭这两个配置项，uboot系统每隔一段时间会自动ping一次watchdog，你无法用此demo测试wdt start功能。

6. Kernel用法介绍¶

6.1 dts配置¶

Watchdog 驱动相关的 DTS 配置如下:

    WDT: watchdog {
        compatible = "sstar,wdt";
        reg = <0x0 0x1F006000 0x0 0x40>;
        interrupts = <GIC_SPI INT_FIQ_WDT IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
        max-length = <40>;
        status = "okay";
    };

watchdog DTS配置说明:

属性	描述	设定值	备注
compatible	匹配驱动进行驱动注册	"sstar,wdt"	禁止修改
reg	设定寄存器bank地址	硬件设计决定	禁止修改
interrupts	指定 Watchdog 使用的硬件中断号	硬件设计决定	禁止修改
max-length	watchdog计数宽带	硬件设计决定	禁止修改
status	选择是否使能Watchdog驱动	"ok" or "disable"	按需修改，默认打开

6.2 kernel config配置¶

通过make menuconfig打开或关闭watchdog相关的config配置项：

    Device Drivers  --->
    [*] SStar SoC platform drivers  --->
    <*>   watchdog driver

6.3 使用介绍¶

6.3.1 devfs使用方法¶

Linux提供了/dev/watchdog节点供用户使用，可以用ioctl操作，需要用户程序主动打开watchdog功能。

头文件：include/uapi/linux/watchdog.h
数据结构：struct watchdog_info结构体描述了看门狗设备的信息
ioctl控制命令：
1. WDIOC_GETSUPPORT：获取看门狗支持哪些功能
2. WDIOC_SETOPTIONS：用于开启或关闭看门狗
3. WDIOC_KEEPALIVE：喂狗操作
4. WDIOC_SETTIMEOUT：设置看门狗超时时间
5. WDIOC_GETPRETIMEOUT：获取看门狗超时时间

watchdog.h头文件内容如下

#ifndef _UAPI_LINUX_WATCHDOG_H
#define _UAPI_LINUX_WATCHDOG_H

#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/types.h>

#define WATCHDOG_IOCTL_BASE 'W'

struct watchdog_info {
    __u32 options;      /* Options the card/driver supports */
    __u32 firmware_version; /* Firmware version of the card */
    __u8  identity[32]; /* Identity of the board */
};

#define WDIOC_GETSUPPORT    _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 0, struct watchdog_info)
#define WDIOC_GETSTATUS     _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 1, int)
#define WDIOC_GETBOOTSTATUS _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 2, int)
#define WDIOC_GETTEMP       _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 3, int)
#define WDIOC_SETOPTIONS    _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 4, int)
#define WDIOC_KEEPALIVE     _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 5, int)
#define WDIOC_SETTIMEOUT    _IOWR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 6, int)
#define WDIOC_GETTIMEOUT    _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 7, int)
#define WDIOC_SETPRETIMEOUT _IOWR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 8, int)
#define WDIOC_GETPRETIMEOUT _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 9, int)
#define WDIOC_GETTIMELEFT   _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 10, int)

#define WDIOF_UNKNOWN       -1  /* Unknown flag error */
#define WDIOS_UNKNOWN       -1  /* Unknown status error */

#define WDIOF_OVERHEAT      0x0001  /* Reset due to CPU overheat */
#define WDIOF_FANFAULT      0x0002  /* Fan failed */
#define WDIOF_EXTERN1       0x0004  /* External relay 1 */
#define WDIOF_EXTERN2       0x0008  /* External relay 2 */
#define WDIOF_POWERUNDER    0x0010  /* Power bad/power fault */
#define WDIOF_CARDRESET     0x0020  /* Card previously reset the CPU */
#define WDIOF_POWEROVER     0x0040  /* Power over voltage */
#define WDIOF_SETTIMEOUT    0x0080  /* Set timeout (in seconds) */
#define WDIOF_MAGICCLOSE    0x0100  /* Supports magic close char */
#define WDIOF_PRETIMEOUT    0x0200  /* Pretimeout (in seconds), get/set */
#define WDIOF_ALARMONLY     0x0400  /* Watchdog triggers a management or
                    other external alarm not a reboot */
#define WDIOF_KEEPALIVEPING 0x8000  /* Keep alive ping reply */

#define WDIOS_DISABLECARD   0x0001  /* Turn off the watchdog timer */
#define WDIOS_ENABLECARD    0x0002  /* Turn on the watchdog timer */
#define WDIOS_TEMPPANIC     0x0004  /* Kernel panic on temperature trip */

#endif /* _UAPI_LINUX_WATCHDOG_H */

6.4 示例代码¶

6.4.1 启动看门狗¶

打开/dev/watchdog设备，watchdog将被启动。

参考代码如下：

int wdt_fd = -1;
wdt_fd = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);
if (wdt_fd == -1)
{
    // fail to open watchdog device
}

6.4.2 关闭看门狗¶

参考代码如下：

int option = WDIOS_DISABLECARD;
ioctl(wdt_fd, WDIOC_SETOPTIONS, &option);
if (wdt_fd != -1)
{
    close(wdt_fd);
    wdt_fd = -1;
}

6.4.3 设置超时时间¶

通过标准的IOCTL命令WDIOC_SETTIMEOUT以秒为单位来设定超时，超时时间建议大于5s，参考代码如下：

#define WATCHDOG_IOCTL_BASE    'W'
#define WDIOC_SETTIMEOUT       _IOWR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 6, int)
int timeout = 20;
ioctl(wdt_fd, WDIOC_SETTIMEOUT, &timeout);

6.4.4 喂狗¶

通过标准的IOCTL命令"WDIOC_KEEPALIVE"来喂狗，喂狗的间隔应该比超时时间小，参考代码如下：

#define WATCHDOG_IOCTL_BASE    'W'
#define WDIOC_KEEPALIVE        _IOR(WATCHDOG_IOCTL_BASE, 5, int)
ioctl(wdt_fd, WDIOC_KEEPALIVE, 0);

6.4.5 demo¶

#include <stdio.h>
#include <iwatchdog.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/watchdog.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/watchdog", O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open /dev/watchdog");
        return -1;
    }
    if (ioctl(fd, WDIOC_SETOPTIONS, WDIOS_ENABLECARD) < 0) {
        perror("Failed to enable watchdog");
        close(fd);
        return -1;
    }
    while (1) {
        if (write(fd, "V", 1) != 1) {  // Reset watchdog timer
            perror("Failed to reset watchdog timer");
            break;
        }
        sleep(1);  // Sleep for a while before resetting again
    }
    close(fd);
    return 0;
}

6.4.6 测试用例¶

kernel的硬件看门狗单元测试demo：<Kernel>drivers/sstar/watchdog/ut/wdt_ut.c

Example:
  # wdt_ut start 10   /* 启动watchdog后，系统会不断去喂狗，所以10秒后系统不会重启 */
  # wdt_ut reset 10   /* 启动watchdog后，系统不会去喂狗，所以10秒后系统将重启 */

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REVISION HISTORY¶

1. 概述¶

2. 关键字说明¶

3. 功能描述¶

4. 硬件连接介绍¶

5. Uboot用法介绍¶

5.1 dts配置¶

5.2 uboot config配置¶

5.3 wdt命令参数说明¶

5.4 wdt使用示例¶

6. Kernel用法介绍¶

6.1 dts配置¶

6.2 kernel config配置¶

6.3 使用介绍¶

6.3.1 devfs使用方法¶

6.4 示例代码¶

6.4.1 启动看门狗¶

6.4.2 关闭看门狗¶

6.4.3 设置超时时间¶

6.4.4 喂狗¶

6.4.5 demo¶

6.4.6 测试用例¶

7.立即开始

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