e2studio开发RA2E1(18)----看门狗WDT

概述

本文主要阐述了如何借助e2studio工具对瑞萨独立看门狗WDT进行配置设置，同时设置RTC时钟产生每秒的周期性中断，并通过串口输出观察独立看门狗IWDT的计数情况。主要介绍 RA 系列 MCU 的看门狗定时器（WDT），包括其功能、配置方法、API 说明及示例代码。看门狗定时器主要用于检测系统异常，防止程序陷入死循环或卡死，从而 提高系统稳定性。
看门狗定时器（WDT）是一种超时保护机制，当 MCU 在一定时间内没有刷新（喂狗）时，WDT 会触发系统 复位 或 中断，确保系统能够恢复运行。

最近在瑞萨RA的课程，需要样片的可以加qun申请：925643491。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1uG9hYyEQe/

e2studio开发RA2E1(18)----看门狗WDT

样品申请

https://www.wjx.top/vm/rCrkUrz.aspx

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。
主控为R7FA2E1A72DFL#AA0

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/RA2E1

https://gitee.com/CoreMaker/RA2E1

源码下载

新建工程

工程模板

保存工程路径

芯片配置

本文中使用R7FA2E1A72DFL#AA0来进行演示。

工程模板选择

时钟设置

开发板上的外部高速晶振为12M.

需要修改XTAL为12M。

UART配置

点击Stacks->New Stack->Connectivity -> UART(r_sci_uart)。

UART属性配置

设置e2studio堆栈

printf函数通常需要设置堆栈大小。这是因为printf函数在运行时需要使用栈空间来存储临时变量和函数调用信息。如果堆栈大小不足，可能会导致程序崩溃或不可预期的行为。
printf函数使用了可变参数列表，它会在调用时使用栈来存储参数，在函数调用结束时再清除参数，这需要足够的栈空间。另外printf也会使用一些临时变量，如果栈空间不足，会导致程序崩溃。
因此，为了避免这类问题，应该根据程序的需求来合理设置堆栈大小。

e2studio的重定向printf设置

在嵌入式系统的开发中，尤其是在使用GNU编译器集合（GCC）时，–specs 参数用于指定链接时使用的系统规格（specs）文件。这些规格文件控制了编译器和链接器的行为，尤其是关于系统库和启动代码的链接。–specs=rdimon.specs 和 --specs=nosys.specs 是两种常见的规格文件，它们用于不同的场景。
–specs=rdimon.specs
用途: 这个选项用于链接“Redlib”库，这是为裸机（bare-metal）和半主机（semihosting）环境设计的C库的一个变体。半主机环境是一种特殊的运行模式，允许嵌入式程序通过宿主机（如开发PC）的调试器进行输入输出操作。
应用场景: 当你需要在没有完整操作系统的环境中运行程序，但同时需要使用调试器来处理输入输出（例如打印到宿主机的终端），这个选项非常有用。
特点: 它提供了一些基本的系统调用，通过调试接口与宿主机通信。
–specs=nosys.specs
用途: 这个选项链接了一个非常基本的系统库，这个库不提供任何系统服务的实现。
应用场景: 适用于完全的裸机程序，其中程序不执行任何操作系统调用，比如不进行文件操作或者系统级输入输出。
特点: 这是一个更“裸”的环境，没有任何操作系统支持。使用这个规格文件，程序不期望有操作系统层面的任何支持。
如果你的程序需要与宿主机进行交互（如在开发期间的调试），并且通过调试器进行基本的输入输出操作，则使用 --specs=rdimon.specs。
如果你的程序是完全独立的，不需要任何形式的操作系统服务，包括不进行任何系统级的输入输出，则使用 --specs=nosys.specs。

R_SCI_UART_Open()函数原型

故可以用 R_SCI_UART_Open()函数进行配置，开启和初始化UART。

    /* Open the transfer instance with initial configuration. */
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart9_ctrl, &g_uart9_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

回调函数user_uart_callback ()

当数据发送的时候，可以查看UART_EVENT_TX_COMPLETE来判断是否发送完毕。

可以检查检查 “p_args” 结构体中的 “event” 字段的值是否等于 “UART_EVENT_TX_COMPLETE”。如果条件为真，那么 if 语句后面的代码块将会执行。

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
volatile bool uart_send_complete_flag = false;
void user_uart_callback (uart_callback_args_t * p_args)
{
    if(p_args->event == UART_EVENT_TX_COMPLETE)
    {
        uart_send_complete_flag = true;
    }
}

printf输出重定向到串口

打印最常用的方法是printf，所以要解决的问题是将printf的输出重定向到串口，然后通过串口将数据发送出去。
注意一定要加上头文件#include <stdio.h>

#ifdef __GNUC__                                 //串口重定向
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
    
#endif


PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart9_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}

int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i<size;i++)
    {
        __io_putchar(*pBuffer++);
    }
    return size;
}

RTC配置

点击Stacks->New Stack->Timers -> Realtime Clock(r_rtc_c)。

RTC属性配置

设定时间

在启动RTC后，需要为其设定当前时间。您可以使用R_RTC_CalendarTimeSet(&g_rtc0_ctrl, &set_time);函数来实现这一目标。具体的时间参数可以通过修改set_time变量来调整。

//RTC变量
/* rtc_time_t is an alias for the C Standard time.h struct 'tm' */
rtc_time_t set_time =
{
    .tm_sec  = 50,      /* 秒，范围从 0 到 59 */
    .tm_min  = 59,      /* 分，范围从 0 到 59 */
    .tm_hour = 23,      /* 小时，范围从 0 到 23*/
    .tm_mday = 28,      /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31*/
    .tm_mon  = 1,       /* 月份，范围从 0 到 11*/
    .tm_year = 125,     /* 自 1900 起的年数，2025为125*/
    .tm_wday = 5,       /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6*/
//    .tm_yday=0,       /* 一年中的第几天，范围从 0 到 365*/
//    .tm_isdst=0;      /* 夏令时*/
};

回调函数

可以触发进入回调函数的事件如下所示，RTC_EVENT_PERIODIC_IRQ为设置的实时性事件，例如1s一次，RTC_EVENT_ALARM_IRQ为闹钟事件。

//RTC回调函数
volatile bool rtc_flag = 0;//RTC延时1s标志位
volatile bool rtc_alarm_flag = 0;//RTC闹钟
/* Callback function */
void rtc_callback(rtc_callback_args_t *p_args)
{
    /* TODO: add your own code here */
    if(p_args->event == RTC_EVENT_PERIODIC_IRQ)
        rtc_flag=1;
    else if(p_args->event == RTC_EVENT_ALARM_IRQ)
        rtc_alarm_flag=1;
}

R_RTC_Open函数

R_RTC_Open函数可以开启RTC。

同时在主程序中开启RTC已经设置时间和闹钟。

    /**********************RTC开启***************************************/
    /* Initialize the RTC module*/
    err = R_RTC_Open(&g_rtc0_ctrl, &g_rtc0_cfg);

    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    /* Set the RTC clock source. Can be skipped if "Set Source Clock in Open" property is enabled. */
    R_RTC_ClockSourceSet(&g_rtc0_ctrl);

    /* R_RTC_CalendarTimeSet must be called at least once to start the RTC */
    R_RTC_CalendarTimeSet(&g_rtc0_ctrl, &set_time);

    /* Set the periodic interrupt rate to 1 second */
    R_RTC_PeriodicIrqRateSet(&g_rtc0_ctrl, RTC_PERIODIC_IRQ_SELECT_1_SECOND);

WDT配置

RA2E1内部自带看门狗定时器（WDT）。

点击Stacks->New Stack->Monitoring -> Watchdog(r_wdt)。

WDT属性配置

WDT 计数器开始递减，初始计数值为 100%。
在有效的 允许刷新时间窗口 内刷新（喂狗），计数器重新回到最大值 100%。
如果在允许的时间窗口内没有刷新，计数器递减到 0%， 触发 MCU 复位（Reset）或 非屏蔽中断（NMI）。

R_WDT_Open()函数原型

可以用R_WDT_Open()函数进行初始化和开启WDT。

    /* Open the module. */
    err = R_WDT_Open(&g_wdt0_ctrl, &g_wdt0_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

R_WDT_Refresh()函数原型

可以用R_WDT_Refresh()函数进行喂狗操作。

    /* Refresh before the counter underflows to prevent reset or NMI. */
    err = R_WDT_Refresh(&g_wdt0_ctrl);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    printf("starting up !\n");
    uint32_t wdt_counter = 0U;

R_WDT_CounterGet()函数原型

可以用R_WDT_CounterGet()函数获取当前的计数值。

 /* Read the current WDT counter value. */
	err = R_WDT_CounterGet(&g_wdt0_ctrl, &wdt_counter);
	assert(FSP_SUCCESS == err);

WDT周期设定

通过查阅数据手册，可以得知WDT使用的时钟为PCLKB。

在本案例中，使用的PCLKB时钟为6MHz。

WDT从PCLKB运行，依据上文的设定，PCLKB周期如下所示。

上述可以看到在该设置下的溢出时间为22.3696s，那么1s的计数为1s/1.365ms=732.6。

注意事项

如果使用J-Link调试器进行调试的话需要加上这一句话。

R_DEBUG->DBGSTOPCR_b.DBGSTOP_WDT = 0;

主程序

    while(1)
    {
        if(rtc_flag)
        {
            /* Read the current WDT counter value. */
            err = R_WDT_CounterGet(&g_wdt0_ctrl, &wdt_counter);
            assert(FSP_SUCCESS == err);
            printf("wdt_counter=%d\n",wdt_counter);
            rtc_flag=0;
            /* Refresh before the counter underflows to prevent reset or NMI. */
            err = R_WDT_Refresh(&g_wdt0_ctrl);
            assert(FSP_SUCCESS == err);
            }
        }

演示效果

设置每过1s打印一次当前时间，分别设置喂狗和不喂狗，结果如下。
延迟1s的计数为1s/1.365ms=732.6，打印为15653，由于是向下计数，16384-733=15651，符合计算值。

当不执行喂狗时候，计数值到0时会进行复位，2个复位之间为22s左右，符合计算的22.3696s。