深入探究Linux WDT驅動

一、WDT驅動概述

WDT驅動是Linux內核提供的一個軟體定時器，它是通過定時器中斷來驅動嵌入式系統的硬體看門狗設備。在嵌入式系統中，由於系統運行環境的不穩定性和振蕩器頻率偏移等因素的影響，可能導致系統出現死機或者假死的情況。通過WDT驅動的實時監控和定時喂狗就可以避免這種情況的發生。

在Linux內核中，WDT驅動一般通過misc設備介面來與用戶空間進行交互。用戶空間程序可以通過ioctl()介面來操作WDT驅動，例如設置WDT的超時時間，開始喂狗等操作。

二、WDT驅動的實現

WDT驅動的實現主要包括以下幾個方面的內容：

1、WDT驅動的註冊

WDT驅動的註冊是通過misc_register()函數來完成的，這個函數會創建一個miscdevice結構體，並將其加入到系統的miscdevice列表中。在驅動的init函數中調用misc_register()函數即可完成驅動的註冊。

static struct miscdevice wdt_miscdev = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name = "my_wdt",
    .fops = &wdt_fops,
};

static int __init my_wdt_init(void)
{
    int ret;

    ret = misc_register(&wdt_miscdev);
    if (ret) {
        pr_err("Failed to register misc device /dev/%s\n", wdt_miscdev.name);
        return ret;
    }

    return 0;
}

static void __exit my_wdt_exit(void)
{
    misc_deregister(&wdt_miscdev);
}

2、WDT的超時時間設置

WDT的超時時間可以通過ioctl()介面來進行設置。WDT驅動中需要實現的ioctl()介面如下：

static long wdt_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    struct wdt_data *wdt = file->private_data;
    int ret = 0;

    switch (cmd) {
    case WDIOC_SETTIMEOUT:
        ret = copy_from_user(&wdt->timeout, (void __user *)arg, sizeof(wdt->timeout));
        if (ret) {
            pr_err("Failed to copy from user\n");
            return -EFAULT;
        }
        break;
    default:
        return -EINVAL;
    }

    return 0;
}

3、WDT的喂狗操作

WDT的喂狗操作可以通過ioctl()介面來進行。當WDT超時時，會產生一個中斷，WDT驅動會收到這個中斷並進行喂狗操作。

static void wdt_ping(unsigned long data)
{
    struct wdt_data *wdt = (struct wdt_data *)data;

    /* Send a watchdog "keep alive" signal to prevent the watchdog from resetting the system */
    iowrite32(1, wdt->base + WDT_KEEPALIVE);

    mod_timer(&wdt->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(wdt->timeout / 2));
}

static int wdt_start(struct wdt_data *wdt)
{
    init_timer(&wdt->timer);
    wdt->timer.function = wdt_ping;
    wdt->timer.data = (unsigned long)wdt;
    wdt->timer.expires = jiffies + msecs_to_jiffies(wdt->timeout / 2);
    add_timer(&wdt->timer);

    return 0;
}

static long wdt_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    struct wdt_data *wdt = file->private_data;
    int ret = 0;

    switch (cmd) {
    case WDIOC_START:
        ret = wdt_start(wdt);
        if (ret) {
            pr_err("Failed to start WDT\n");
            return ret;
        }
        break;
    default:
        return -EINVAL;
    }

    return 0;
}

4、WDT的中斷處理

WDT驅動中需要實現中斷處理函數，當WDT超時時，會產生一個中斷，WDT驅動會收到這個中斷並進行喂狗操作。

static irqreturn_t wdt_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct wdt_data *wdt = (struct wdt_data *)dev_id;

    mod_timer(&wdt->timer, jiffies + msecs_to_jiffies(wdt->timeout / 2));

    return IRQ_HANDLED;
}

三、WDT驅動的應用

在Linux嵌入式系統中，WDT驅動可以廣泛應用於各種場合，例如：

1、系統崩潰自動重啟

通過WDT定時監測系統運行狀態，當系統出現崩潰現象時，WDT驅動會自動進行系統重啟操作。

2、防止程序死循環

通過WDT定時監測程序運行狀態，當程序發生死循環的情況時，WDT驅動會自動進行系統重啟操作，避免程序無限制地佔用系統資源。

3、定時任務觸發

通過WDT可以定時觸發一些定時任務，例如定時檢查系統狀態、定時上傳數據等。

四、總結

本文詳細介紹了Linux WDT驅動的實現原理和應用場景。通過WDT驅動的實時監控和定時喂狗操作，可以有效避免嵌入式系統出現死機或者假死情況，從而提高系統的穩定性和可靠性。