一文讀懂STM32之獨立看門狗/窗口看門狗的原理

一、獨立看門狗

STM32的獨立看門狗由內(nèi)部專門的40Khz低速時鐘驅動，即使主時鐘發(fā)生故障，它也仍然有效。

看門狗的原理：單片機系統(tǒng)在外界的干擾下會出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象導致出現(xiàn)死循環(huán)，看門狗電路就是為了避免這種情況的發(fā)生?？撮T狗的作用就是在一定時間內(nèi)（通過定時計數(shù)器實現(xiàn)）沒有接收喂狗信號（表示MCU已經(jīng)掛了），便實現(xiàn)處理器的自動復位重啟（發(fā)送復位信號）。

在鍵值寄存器（IWDG_KR）中寫入0xCCCC，開始啟用獨立看門狗；此時計數(shù)器開始從其復位值0xFFF遞減計數(shù)。當計數(shù)器計數(shù)到末尾0x000時，會產(chǎn)生一個復位信號（IWDG_RESET）。無論何時，只要鍵寄存器IWDG_KR中被寫入0xAAAA，IWDG_RLR中的值就會被重新加載到計數(shù)器中從而避免產(chǎn)生看門狗復位。

IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器具有寫保護功能。要修改這兩個寄存器的值，必須先向IWDG_KR寄存器中寫入0x5555。將其他值寫入這個寄存器將會打亂操作順序，寄存器將重新被保護。重裝載操作（即寫入0xAAAA）也會啟動寫保護功能。

只要對以上三個寄存器進行相應的設置，我們就可以啟動STM32的獨立看門狗，啟動過程可以按如下步驟實現(xiàn)（獨立看門狗相關的庫函數(shù)和定義分布在文件stm32f10x_iwdg.h和stm32f10x_iwdg.c中）：

1）取消寄存器寫保護（向IWDG_KR寫入0X5555）

通過這步，我們?nèi)∠鸌WDG_PR和IWDG_RLR的寫保護，使后面可以操作這兩個寄存器，設置IWDG_PR和IWDG_RLR的值。這在庫函數(shù)中的實現(xiàn)函數(shù)是：

IWDG_WriteAccessCmd（IWDG_WriteAccess_Enable）;

2）設置獨立看門狗的預分頻系數(shù)和重裝載值

設置看門狗的分頻系數(shù)的函數(shù)是：

voidIWDG_SetPrescaler（uint8_tIWDG_Prescaler）;//設置IWDG預分頻值

設置看門狗的重裝載值的函數(shù)是：

voidIWDG_SetReload（uint16_tReload）;//設置IWDG重裝載值

設置好看門狗的分頻系數(shù)prer和重裝載值就可以知道看門狗的喂狗時間（也就是看門狗溢出時間），該時間的計算方式為：

Tout=（（4×2^prer）×rlr）/40

其中Tout為看門狗溢出時間（單位為ms）；prer為看門狗時鐘預分頻值（IWDG_PR值），范圍為0~7；rlr為看門狗的重裝載值（IWDG_RLR的值）；

比如我們設定prer值為4，rlr值為625，那么就可以得到Tout=64×625/40=1000ms，這樣，看門狗的溢出時間就是1s，只要你在一秒鐘之內(nèi)，有一次寫入0XAAAA到IWDG_KR，就不會導致看門狗復位（當然寫入多次也是可以的）。這里需要提醒大家的是，看門狗的時鐘不是準確的40Khz，所以在喂狗的時候，最好不要太晚了，否則，有可能發(fā)生看門狗復位。

3）重載計數(shù)值喂狗（向IWDG_KR寫入0XAAAA）

庫函數(shù)里面重載計數(shù)值的函數(shù)是：

IWDG_ReloadCounter（）;//按照IWDG重裝載寄存器的值重裝載IWDG計數(shù)器

通過這句，將使STM32重新加載IWDG_RLR的值到看門狗計數(shù)器里面。即實現(xiàn)獨立看門狗的喂狗操作。

4）啟動看門狗（向IWDG_KR寫入0XCCCC）

庫函數(shù)里面啟動獨立看門狗的函數(shù)是：

IWDG_Enable（）;//使能IWDG

通過這句，來啟動STM32的看門狗。注意IWDG在一旦啟用，就不能再被關閉！想要關閉，只能重啟，并且重啟之后不能打開IWDG，否則問題依舊，所以在這里提醒大家，如果不用IWDG的話，就不要去打開它，免得麻煩。

/**

*初始化獨立看門狗

*prer：分頻數(shù)：0~7（只有低3位有效?。?/p>

*分頻因子=4*2^prer.但最大值只能是256！

*rlr：重裝載寄存器值：低11位有效。

*時間計算（大概）：Tout=（（4*2^prer）*rlr）/40（ms）。

*/

voidIWDG_Init（u8prer，u16rlr）

{

IWDG_WriteAccessCmd（IWDG_WriteAccess_Enable）;/*使能對寄存器IWDG_PR和IWDG_RLR的寫操作*/

IWDG_SetPrescaler（prer）;/*設置IWDG預分頻值：設置IWDG預分頻值*/

IWDG_SetReload（rlr）;/*設置IWDG重裝載值*/

IWDG_ReloadCounter（）;/*按照IWDG重裝載寄存器的值重裝載IWDG計數(shù)器*/

IWDG_Enable（）;/*使能IWDG*/

}

/**

*喂獨立看門狗

*/

voidIWDG_Feed（void）

{

IWDG_ReloadCounter（）;/*reload*/

}

/**

*main函數(shù)

*/

voidmain（void）

{

NVIC_Configuration（）;//優(yōu)先級配置

IWDG_Init（4，625）;//初始化獨立看門狗，分頻數(shù)為64，重裝載值為625，溢出時間計算為：64*625/40=1000ms=1s

while（1）

{

delay_ms（500）;//0.5秒喂一次狗

IWDG_Feed（）;//喂狗

}

}

二、窗口看門狗

窗口看門狗（WWDG）通常被用來監(jiān)測由外部干擾或不可預見的邏輯條件造成的應用程序背離正常的運行序列而產(chǎn)生的軟件故障。除非遞減計數(shù)器的值在T6位（WWDG-》CR的第六位）變成0前被刷新，看門狗電路在達到預置的時間周期時，會產(chǎn)生一個MCU復位。在遞減計數(shù)器達到窗口配置寄存器（WWDG-》CFR）數(shù)值之前，如果7位的遞減計數(shù)器數(shù)值（在控制寄存器中）被刷新，那么也將產(chǎn)生一個MCU復位。這表明遞減計數(shù)器需要在一個有限的時間窗口中被刷新。

小總結：

1、有個7位遞減計數(shù)器（WWDG-》CR），就這個計數(shù)器和窗口計數(shù)器（WWDG-》CFR）決定什么時候喂狗。狗喂早了，復位——“早”體現(xiàn)在計數(shù)器值（tr）》窗口值（wr），也就是計數(shù)器值還沒有減到窗口值以下；

2、當0x40《計數(shù)器值（tr）《窗口值（wr）時，這時候最適合喂狗了，也只有在這時候喂狗才合適；

3、當計數(shù)器的值從0x40變到0x3F的時候，將產(chǎn)生看門狗復位；當然在要產(chǎn)生復位的前一段時間，如果開啟了提前喚醒中斷，那么就會進入中斷，在中斷函數(shù)里，我們需要及時喂狗，否則會產(chǎn)生復位；

4、據(jù)網(wǎng)上資料介紹，在這個中斷里面一般不進行喂狗，一般是系統(tǒng)去世前的“遺囑”，比如存儲重要的數(shù)據(jù)等。這個就需要根據(jù)個人需要設計。

庫函數(shù)中用中斷的方式來喂狗的方法，窗口看門狗庫函數(shù)相關源碼和定義分布在文件stm32f10x_wwdg.c文件和頭文件stm32f10x_wwdg.h中。步驟如下：

1）使能WWDG時鐘

WWDG使用的是PCLK1的時鐘，需要先使能時鐘。方法是：

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_WWDG，ENABLE）;//WWDG時鐘使能

2）設置窗口值和分頻數(shù)

設置窗口值的函數(shù)是：

voidWWDG_SetWindowValue（uint8_tWindowValue）；

這個函數(shù)就一個入口參數(shù)為窗口值，很容易理解。

設置分頻數(shù)的函數(shù)是：

voidWWDG_SetPrescaler（uint32_tWWDG_Prescaler）；

這個函數(shù)同樣只有一個入口參數(shù)就是分頻值。

3）開啟WWDG中斷并分組

開啟WWDG中斷的函數(shù)為：

WWDG_EnableIT（）;//開啟窗口看門狗中斷

接下來是進行中斷優(yōu)先級配置，使用NVIC_Init（）函數(shù)即可。

4）設置計數(shù)器初始值并使能看門狗

這一步在庫函數(shù)里面是通過一個函數(shù)實現(xiàn)的：

voidWWDG_Enable（uint8_tCounter）；

該函數(shù)既設置了計數(shù)器初始值，同時使能了窗口看門狗。

5）編寫中斷服務函數(shù)

在最后，還是要編寫窗口看門狗的中斷服務函數(shù)，通過該函數(shù)來喂狗，喂狗要快，否則當窗口看門狗計數(shù)器值減到0X3F的時候，就會引起軟復位了。在中斷服務函數(shù)里面也要將狀態(tài)寄存器的EWIF位清空。

完成了以上5個步驟之后，我們就可以使用STM32的窗口看門狗了。

staticu8WWDG_CNT=0x7f;/*保存WWDG計數(shù)器的設置值，默認為最大。*/

/**

*初始化窗口看門狗

*tr：T［6:0］，計數(shù)器值

*wr：W［6:0］，窗口值

*fprer：分頻系數(shù)（WDGTB），僅最低2位有效

*Fwwdg=PCLK1/（4096*2^fprer）。

*/

voidWWDG_Init（u8tr，u8wr，u32fprer）

{

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_WWDG，ENABLE）;/*WWDG時鐘使能*/

WWDG_SetPrescaler（fprer）;/*設置IWDG預分頻值*/

WWDG_SetWindowValue（wr）;/*設置窗口值*/

WWDG_CNT=tr&WWDG_CNT;/*初始化WWDG_CNT.*/

WWDG_Enable（WWDG_CNT）;/*使能看門狗，設置counter。*/

WWDG_ClearFlag（）;/*清除提前喚醒中斷標志位*/

WWDG_NVIC_Init（）;/*初始化窗口看門狗NVIC*/

WWDG_EnableIT（）;/*開啟窗口看門狗中斷*/

}

/**

*窗口看門狗中斷服務程序

*/

voidWWDG_NVIC_Init（void）

{

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=WWDG_IRQn;/*WWDG中斷*/

/*搶占2，子優(yōu)先級3*/

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=3;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;/*NVIC初始化*/

}

/**

*重設置WWDG計數(shù)器的值

*/

voidWWDG_Set_Counter（u8cnt）

{

WWDG_Enable（cnt）;/*使能看門狗，設置counter。*/

}

/**

*看門狗中斷服務程序

*/

voidWWDG_IRQHandler（void）

{

WWDG_Set_Counter（WWDG_CNT）;

WWDG_ClearFlag（）;/*清除提前喚醒中斷標志位*/

LED1=~LED1;/*LED狀態(tài)翻轉*/

}