代码收藏家技术教程 2023-10-14

深入理解STM32中的看门狗（WDG）功能

文章目录

WDG简介

IWDG

IWDG的超时计算

WWDG

WWDG超时和窗口值设定

独立看门狗工程

WWDG工程

WDG简介

WDG看门狗（Watchdog Timer）是一种常见的硬件设备，在STM32F10系列中，有两种看门狗，分别是独立看门狗和窗口看门狗，可以用来监测系统的运行状态，并在系统出现故障或停止运行时采取相应措施，以确保系统的稳定性和可靠性。

WDG看门狗一般采用一个计时器和一个喂狗机制组成。计数器会周期性的计数，当计数器所计次数达到阈值时，就会产生一个中断或系统复位；喂狗机制是在系统正常运行时，定期向看门狗喂狗，也就是重置计数器的计数值，防止计时器达到阈值导致系统复位。

IWDG独立看门狗由内置的低速时钟（LSI）产生时钟频率，即使主时钟发生故障它也有效；
适用场景：可在主程序之外，独立工作、时钟要求精度低的场合。

WWDG窗口看门狗由APB1时钟分频后所驱动
适用场景：在精度要求比较高的场合下，常用来监测编程程序不可逆转的错误或卡死等软件故障。

IWDG

独立看门狗产生的时钟频率一般认为是40kHz（LSI时钟频率设定在30kHz至60kHz），通过8位的预分频器到12位的递减计数器，计时器可以产生复位；

12位递减计数器，也就说最高能计算到4095个数，从大往小依次递减，达到阈值时产生复位；

预分频器寄存器：

可以调节7个分频系数

状态寄存器：

分别是对重装载值的更新和预分频器值的更新进行状态检测；对于多个重装载值和预分频值，就必须清除RVU和PVU才能重新改变值。

重装载寄存器：

重装载寄存器也就是喂狗，需要通过键寄存器来控制，将重装载值加载到计数器中。

键寄存器（重点）：

对于独立看门狗来说，需要通过键寄存器来启用，输入特定值0xCCCC即可开启；第一次开始时从0xFFF开始计数递减，到0产生复位；之后通过重装载值加载到指定值；
预分频器寄存器和重装载值寄存器都会受到看门狗的保护，要使用看门狗必须将它们解除保护，才得以使用，输入0x5555解除保护；
重装载值的加载，需要靠0xAAAA的命令来执行。

写入键寄存器的值	执行
0xAAAA	IWDG_RLR中的值重新加载到计数器（喂狗）
0xCCCC	启用看门狗
0x5555	解除IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器的保护

IWDG的超时计算

40kHz倒置过来就是0.025ms；计数值范围限定在4096到0之间；由于从0开始计算，所以计数值需要加1；

WWDG

通过PCLK1产生时钟频率，通过预分频器到6位的递减计数器；当看门狗被启动后WDGA（激活位）就会被置‘1’，T6:0与W6:0进行比较，只有T6:0大于W6:0才能产生‘1’；这样产生结果和CR激活位‘1’通过与门产生‘1’到达或门；或门的较下面的线是当看门狗允许产生中断，递减计数器到0x40时会产生一个早期唤醒中断（EWI），也可以使WWDG产生复位；最后到达与门，或门产生的‘1’与激活位‘1’即可产生复位。

这里递减计数器只有6位，而在CR寄存器中达到7位，所以规定当递减计数器小于0x40时，也就是T6位从1变为0时，将产生复位；
所以CR寄存器中的数值须在0xFF到0xC0之间；

框图可以知道，计数值必须大于窗口值，如果计数值小于窗口值，也就是过快喂狗的话，也会产生复位；

注意：

WWDG超时和窗口值设定

WDGTB是时基，2的时基次方就是预分频值，也就是会产生1，2，4，8的分频；4096是PCLK1除以4096产生的CK时钟频率；

窗口值：

独立看门狗工程

接线：

通过屏幕来观察是否是看门狗复位的效果；

int main()
{
	OLED_Init();
    Key_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"WatchDog :");
	if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST)==SET)
    {
        OLED_ShowString(2,1,"IWDG RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(2,1,"        ");
        Delay_ms(100);
        //清除标志位
        RCC_ClearFlag();
        
    }
    else
    {
        OLED_ShowString(3,1,"RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(3,1,"   ");
        Delay_ms(100);
    }
    //初始化看门狗,LSI时钟已经打开
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);//解除PR RLR的保护
    IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16);//设置分频值
    IWDG_SetReload(2499);//设置加载值
    IWDG_Enable();//启动独立看门狗
    
    //循环喂狗
    while(1)
    {
        uint8_t num=Key_GetNum();//按键一直按住表示死机
        
        IWDG_ReloadCounter();//喂狗
        OLED_ShowString(4,1,"Feeding");
        Delay_ms(800);
        OLED_ShowString(4,1,"       ");
        Delay_ms(180);
        
    }
}

当看门狗产生复位时，会产生一个复位标志位，利用该特性来检查是否产生看门狗复位，如果是，那么将在屏幕闪烁“IWDG RST”，否则闪烁“RST”表示是系统复位；

对于初始化看门狗我们根据框图来执行操作；

这里有规定LSI会被强制打开，所以不用管它；
接着是解除保护：

这里的超时值我们设定是1000ms，根据上图可知，分频至少是16分频；
计算可知计数器值为2500；（也可以是其他分频，我测试结果都差不多，接近980ms左右，超过980ms时就会产生复位）；
最后启动看门狗：

之后在循环中不断喂狗，经过测试，16分频下至少喂狗时间为980ms，与实际的1000ms还是比较大的；

我们还可通过按键不放的方式，由于我们采用循环法，一直按住不放也就会程序卡死，所以不能及时喂狗就产生看门狗复位；

WWDG工程

接线图与上面一致；思路方法也与上面一致；

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"

int main()
{
	OLED_Init();
    Key_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"WatchDog :");
	if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST)==SET)
    {
        OLED_ShowString(2,1,"WWDG RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(2,1,"        ");
        Delay_ms(100);
        //清除标志位
        RCC_ClearFlag();
        
    }
    else
    {
        OLED_ShowString(3,1,"RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(3,1,"   ");
        Delay_ms(100);
    }
    //初始化看门狗
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_WWDGEN,ENABLE);//开启时钟
    WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);//设置预分频器值
    WWDG_SetWindowValue(21|0x40);//设置窗口值 30ms
    WWDG_Enable(54|0x40);//启动并设置计数值  50ms
    
    //循环喂狗
    while(1)
    {
        Key_GetNum();//按键一直按住表示死机
        
        OLED_ShowString(4,1,"Feeding");
        Delay_ms(20);
        OLED_ShowString(4,1,"       ");
        Delay_ms(19);
        WWDG_SetCounter(54|0x40);
    }
}