深入探究Linux WDT驱动

一、WDT驱动概述

WDT驱动是Linux内核提供的一个软件定时器，它是通过定时器中断来驱动嵌入式系统的硬件看门狗设备。在嵌入式系统中，由于系统运行环境的不稳定性和振荡器频率偏移等因素的影响，可能导致系统出现死机或者假死的情况。通过WDT驱动的实时监控和定时喂狗就可以避免这种情况的发生。

在Linux内核中，WDT驱动一般通过misc设备接口来与用户空间进行交互。用户空间程序可以通过ioctl()接口来操作WDT驱动，例如设置WDT的超时时间，开始喂狗等操作。

二、WDT驱动的实现

WDT驱动的实现主要包括以下几个方面的内容：

1、WDT驱动的注册

WDT驱动的注册是通过misc_register()函数来完成的，这个函数会创建一个miscdevice结构体，并将其加入到系统的miscdevice列表中。在驱动的init函数中调用misc_register()函数即可完成驱动的注册。

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的超时时间设置

WDT的超时时间可以通过ioctl()接口来进行设置。WDT驱动中需要实现的ioctl()接口如下：

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的喂狗操作可以通过ioctl()接口来进行。当WDT超时时，会产生一个中断，WDT驱动会收到这个中断并进行喂狗操作。

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的中断处理

WDT驱动中需要实现中断处理函数，当WDT超时时，会产生一个中断，WDT驱动会收到这个中断并进行喂狗操作。

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驱动的应用

在Linux嵌入式系统中，WDT驱动可以广泛应用于各种场合，例如：

1、系统崩溃自动重启

通过WDT定时监测系统运行状态，当系统出现崩溃现象时，WDT驱动会自动进行系统重启操作。

2、防止程序死循环

通过WDT定时监测程序运行状态，当程序发生死循环的情况时，WDT驱动会自动进行系统重启操作，避免程序无限制地占用系统资源。

3、定时任务触发

通过WDT可以定时触发一些定时任务，例如定时检查系统状态、定时上传数据等。

四、总结

本文详细介绍了Linux WDT驱动的实现原理和应用场景。通过WDT驱动的实时监控和定时喂狗操作，可以有效避免嵌入式系统出现死机或者假死情况，从而提高系统的稳定性和可靠性。