MicroPython 实现 DS1232 外置看门狗的全流程解析

1.DS1232 芯片驱动代码设计

DS1232 是一个 ​外部看门狗芯片​，用于 MCU 的硬件复位保护。驱动目标是：

  • 通过 MCU 的 GPIO 输出 WDI（Watchdog Input）脉冲。
  • 定期翻转 WDI，避免 DS1232 超时复位 MCU。
  • 提供 自动喂狗（Timer 定时器） 和 手动喂狗（kick） 两种方式。
  • 支持 ​停止喂狗（stop）​，以触发复位测试或安全复位场景。
  • 提供 简单易用、稳定可靠、ISR-safe 的接口。

驱动代码文件如下所示：

# Python env   : MicroPython v1.23.0
# -*- coding: utf-8 -*-        
# @Time    : 2025/8/25 下午6:46   
# @Author  : 李清水            
# @File    : ds1232.py       
# @Description : 外部DS1232看门狗模块驱动程序

# ======================================== 导入相关模块 =========================================

# 导入硬件相关模块
from machine import Pin, Timer

# ======================================== 全局变量 ============================================

# ======================================== 功能函数 ============================================

# ======================================== 自定义类 ============================================

class DS1232:
    """
​    该类控制外部 DS1232 看门狗模块，通过周期性翻转 WDI 引脚喂狗，避免 MCU 被复位。

​    Attributes:
​        wdi (Pin): machine.Pin 实例，用于输出喂狗脉冲。
​        state (int): 当前 WDI 引脚输出状态，0 或 1。
​        timer (Timer): machine.Timer 实例，用于周期性喂狗。

​    Methods:
​        __init__(wdi_pin: int, feed_interval: int = 1000) -> None: 初始化看门狗并启动定时喂狗。
​        stop() -> None: 停止自动喂狗，将 WDI 引脚置低。
​        kick() -> None: 手动喂狗，立即翻转一次 WDI 引脚。

​    Notes:
​        - 初始化时会创建 Timer 对象以定时翻转 WDI。
​        - _feed 为内部回调方法，不建议直接调用。
​        - 该类方法大多非 ISR-safe，Timer 回调 _feed 是 ISR-safe。
​        - stop() 后 WDI 引脚保持低电平，DS1232 将在超时后复位 MCU。

​    ==========================================

​    DS1232_Watchdog driver for controlling an external DS1232 watchdog module.
​    Periodically toggles WDI pin to prevent MCU reset.

​    Attributes:
​        wdi (Pin): machine.Pin instance for feeding pulses.
​        state (int): Current WDI output state, 0 or 1.
​        timer (Timer): machine.Timer instance for periodic feeding.

​    Methods:
​        __init__(wdi_pin: int, feed_interval: int = 1000) -> None: Initialize the watchdog and start automatic feeding.
​        stop() -> None: Stop automatic feeding and set WDI low.
​        kick() -> None: Manually feed the watchdog by toggling WDI once.

​    Notes:
​        - Initializes a Timer to periodically toggle WDI.
​        - _feed is an internal callback method, not recommended for direct user call.
​        - Most methods are not ISR-safe; _feed callback is ISR-safe.
​        - After stop(), WDI remains low; DS1232 will reset MCU on timeout.
​    """

​    ​def __init__(self, wdi_pin: int, feed_interval: int = 1000) -> None:
        """
​        初始化 DS1232 看门狗。

​        Args:
​            wdi_pin (int): WDI 引脚编号。
​            feed_interval (int): 喂狗间隔时间，单位 ms。默认 1000ms。

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            ValueError: 当 wdi_pin 非整数或 feed_interval > 1000 时。
​            RuntimeError: Timer 初始化失败时。

​        Notes:
​            创建对象后会立即启动定时喂狗。
​            调用会涉及定时器资源，非 ISR-safe。

​        ==========================================

​        Initialize DS1232 watchdog.

​        Args:
​            wdi_pin (int): WDI pin number.
​            feed_interval (int): Feeding interval in ms. Default is 1000ms.

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            ValueError: If wdi_pin is not an integer or feed_interval > 1000 ms.
​            RuntimeError: If Timer initialization fails.

​        Notes:
​            Feeding starts immediately after object creation.
​            Uses Timer resource, not ISR-safe.
​        """
​        ​# 参数检查
        if not isinstance(wdi_pin, int):
            raise ValueError("wdi pin must be an integer")
        if feed_interval > 1000:
            raise ValueError("feed_interval must be less than 1000ms")

        self.wdi = Pin(wdi_pin, Pin.OUT)
        # 当前输出状态
        self.state = 0
        self.timer = Timer(-1)

        # 启动定时器，周期性喂狗
        self.timer.init(period=feed_interval, mode=Timer.PERIODIC, callback=self._feed)

    def _feed(self, t: Timer) -> None:
        """
​        定时器回调函数：周期性翻转 WDI 引脚。

​        Args:
​            t (Timer): 触发本回调的定时器对象。

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            None

​        Notes:
​            内部方法，不建议用户直接调用。
​            在中断上下文中执行，ISR-safe。

​        ==========================================

​        Timer callback: toggle WDI pin periodically.

​        Args:
​            t (Timer): Timer instance triggering this callback.

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            None

​        Notes:
​            Internal method, not recommended for direct user call.
​            Runs in interrupt context, ISR-safe.
​        """
​        ​# 翻转 0/1
        self.state ^= 1
        self.wdi.value(self.state)

    def stop(self) -> None:
        """
​        停止自动喂狗。

​        Args:
​            None

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            RuntimeError: 当定时器释放失败时。

​        Notes:
​            停止后 WDI 引脚保持低电平，DS1232 将会在超时后复位 MCU。

​        ==========================================

​        Stop automatic feeding.

​        Args:
​            None

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            RuntimeError: If timer deinitialization fails.

​        Notes:
​            WDI pin is held low after stopping, DS1232 will reset MCU on timeout.
​        """
​        ​self.timer.deinit()
        self.wdi.value(0)

    def kick(self) -> None:
        """
​        手动喂狗：立即翻转一次 WDI 引脚。

​        Args:
​            None

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            RuntimeError: 当引脚写入失败时。

​        Notes:
​            通常用于临时喂狗，或在停止自动喂狗后手动维持。

​        ==========================================

​        Manually feed watchdog by toggling WDI once.

​        Args:
​            None

​        Returns:
​            None

​        Raises:
​            RuntimeError: If pin write fails.

​        Notes:
​            Useful for temporary feeding or manual feeding after stopping auto mode.
​        """
​        ​self.state ^= 1
        self.wdi.value(self.state)

# ======================================== 初始化配置 ==========================================

# ========================================  主程序  ===========================================

在初始化方面，我们传入 WDI 引脚编号和喂狗间隔，DS1232 类会自动创建 GPIO 引脚对象并启动定时器，实现周期性喂狗，保证 MCU 在正常运行时不被复位。

DS1232 类有如下几个方法：_feed 为内部 Timer 回调用于自动翻转 WDI，kick 可手动喂狗，stop 可停止自动喂狗并让 DS1232 在超时后复位 MCU。

在应用时，我们只需要创建 DS1232 对象，接着：

  1. Timer 开始，每 feed_interval ms 调用 _feed。
  2. _feed 翻转 WDI → DS1232 看门狗计时器被复位。
  3. MCU 正常运行 → 可以通过 kick 手动喂狗。
  4. 需要测试或复位 → 调用 stop() → WDI 置低 → DS1232 超时 → MCU 被复位。

2.应用实验

在下面的代码中，我们初始化 DS1232 看门狗、周期性喂狗、检测复位信号，并在模拟超时或手动停止喂狗时观察 MCU 被复位的流程。

这里，我们首先将风雅一号板-Grove接口扩展板插入到风雅一号板-通用兼容扩展板上，然后使用 HY2.0-4P 排线将GraftSense-DS1232看门狗模块连接到风雅一号板-Grove接口扩展板的 UART1 接口上，如下图所示：

压缩图-图片压缩神器小程序(1).png

接线情况如下表所示：

2.png

这里，GraftSense-DS1232看门狗模块背面的 TD 和 TOL 的短路点都焊接到了 VCC 上。

3.png

以下代码可以在我们提供的资料包中 elegance-devkit v1\Demo\75 WDG_EXT 文件夹找到。

示例如下所示：

# Python env   : MicroPython v1.23.0
# -*- coding: utf-8 -*-        
# @Time    : 2025/8/25 下午6:46   
# @Author  : 李清水            
# @File    : main.py       
# @Description : 外部DS1232看门狗模块测试程序

# ======================================== 导入相关模块 =========================================

# 导入硬件相关模块
from machine import Pin, Timer
# 导入时间相关模块
import time

# 导入 DS1232 看门狗模块
from ds1232 import DS1232

# ======================================== 全局变量 ============================================

# DS1232 WDI 引脚连接的 GPIO
WDI_PIN = 4
# DS1232 RST 引脚连接的 GPIO
RST_PIN = 5
# 喂狗间隔，单位 ms
FEED_INTERVAL = 300
# 延迟停止喂狗时间，单位 ms
STOP_FEED_DELAY = 10000

# 定义全局变量
wdg = None
stop_feed_timer = None
# 全局标记：检测是否触发 RST
system_reset_flag = False

# ======================================== 功能函数 ============================================

def rst_callback(pin: Pin) -> None:
    """
​    DS1232 RST 引脚触发回调函数。

​    Args:
​        pin (Pin): 触发该回调的 GPIO 引脚。

​    Returns:
​        None
​    """
​    ​# 声明全局变量
    global system_reset_flag

    # 设置标志，主循环检测后跳出
    system_reset_flag = True
    print("DS1232 RST pin triggered.")

def stop_feed_callback(t: Timer) -> None:
    """
​    定时器回调：停止自动喂狗，模拟喂狗失败触发复位。

​    Args:
​        t (Timer): 定时器对象

​    Returns:
​        None
​    """
​    ​# 声明全局变量
    global wdg, stop_feed_timer

    print("Stop feeding watchdog.")
    # 停止喂狗
    wdg.stop()
    # 停掉本定时器，只执行一次
    stop_feed_timer.deinit()

# ======================================== 自定义类 ============================================

# ======================================== 初始化配置 ==========================================

# 上电延时3s
time.sleep(3)
# 打印调试信息
print("FreakStudio:: DS1232 Watchdog Test Program.")

# 初始化 DS1232 看门狗
wdg = DS1232(wdi_pin=WDI_PIN, feed_interval=FEED_INTERVAL)
# 立即手动喂狗
wdg.kick()

# 配置 RST 引脚为输入，带上拉，触发回调
rst_pin = Pin(RST_PIN, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
rst_pin.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=rst_callback)

# 定义定时器，延迟停止喂狗
stop_feed_timer = Timer()
stop_feed_timer.init(period=STOP_FEED_DELAY, mode=Timer.ONE_SHOT, callback=stop_feed_callback)

# ========================================  主程序  ===========================================

# 开始喂狗
print("Start feeding watchdog.")

try:
    # 无限循环
    while True:
        # 打印带时间的日志
        current_time = time.ticks_ms()
        print(f"System running... Time: {current_time} ms")

        # 检测 RST 触发标志
        if system_reset_flag:
            print("System starting reset...")
            # 跳出 while 循环
            break

        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    print("Program interrupted.")
finally:
    # 停止喂狗
    wdg.stop()
    # 停掉定时器
    stop_feed_timer.deinit()

这里我们首先，MCU 上电后延时 3 秒以完成稳定启动，然后打印调试信息，并创建 DS1232 对象初始化 WDI 引脚和 Timer，实现自动周期性喂狗，同时立即调用 kick() 手动翻转一次 WDI 确保看门狗开始计时；接着配置 RST 引脚为输入上拉并绑定中断回调，用于检测 DS1232 超时复位信号；然后启动一次性定时器，用于延迟停止自动喂狗，模拟喂狗失败触发复位。程序随后进入主循环：

  1. 每秒打印系统运行时间（毫秒级）。
  2. 检查 system_reset_flag 标志，如果 RST 引脚触发，打印复位信息并跳出循环。
  3. 捕获 KeyboardInterrupt，允许用户手动中断程序。

循环结束后，在 finally 中停止 DS1232 自动喂狗，并释放定时器资源，确保 MCU 和 Timer 状态安全，从而完成整个看门狗测试流程。

烧录代码，打开终端，运行结果如下所示：

4.png

5.gif

可以看到，程序正常运行，整体流程如下：

6.png

重启后，我们可以在停止喂狗前，在 MCU 给看门狗正常输入脉冲时，按下看门狗模块上的 RST 按键，可以看到还是可以正常复位，这样设计的原因是提供可靠的外部硬复位途径：当软件跑飞、或者你想人工重启整板时，人工复位应当具备最高优先级。

7.png

8.gif

posted @ 2026-09-02 18:10  FreakStudio  阅读(10)  评论(0)    收藏  举报