獨(dú)立看門狗原理概述

為什么要看門狗：

在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的模塊或者芯片，俗稱“看門狗”(watchdog) 。

看門狗解決的問題是什么：

在啟動正常運(yùn)行的時候，系統(tǒng)不能復(fù)位

在系統(tǒng)跑飛（程序異常執(zhí)行）的情況，使系統(tǒng)復(fù)位，程序重新執(zhí)行

獨(dú)立看門狗概述：

STM32內(nèi)置兩個看門狗：獨(dú)立看門狗和窗口看門狗。

兩個看門狗提供了更高的安全性，時間的精確性和使用的靈活性。

兩個看門狗設(shè)備（獨(dú)立看門狗/窗口看門狗)可以用來檢測和 解決由軟件錯誤引起的故障。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到給定的超時值時，觸發(fā)一個中斷（僅適用窗口看門狗）或者產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。

獨(dú)立看門狗（IWDG)由專用的低速時鐘（LSI)驅(qū)動，即使主時鐘發(fā)生故障它仍有效。
獨(dú)立看門狗適合應(yīng)用于需要看門狗作為一個在主程序之外 能夠完全獨(dú)立工作，并且對時間精度要求低的場合。
窗口看門狗由從APB1時鐘分頻后得到時鐘驅(qū)動。通過可配置的時間窗口來檢測應(yīng)用程序非正常的過遲或過早操作.窗口看門狗最適合那些要求看門狗在精確計(jì)時窗口起作用的程序。

M7的獨(dú)立看門狗還可以配置做窗口看門狗使用。
因?yàn)镸7本身帶了窗口看門狗，所以一般情況下，我們都比較少使用此功能。

獨(dú)立看門狗工作原理描述

在鍵值寄存器（IWDG_KR)中寫入0xCCCC，開始啟用獨(dú)立看門狗。此時計(jì)數(shù)器開始從其復(fù)位值0xFFF遞減，當(dāng)計(jì)數(shù)器值計(jì)數(shù)到尾值0x000時會產(chǎn)生一個復(fù)位信號（IWDG_RESET)。
無論何時，只要在鍵值寄存器IWDG_KR中寫入0xAAAA（通常說的喂狗）, 自動重裝載寄存器IWDG_RLR的值就會重新加載到計(jì)數(shù)器，從而避免看門狗復(fù)位。
如果程序異常，就無法正常喂狗，從而系統(tǒng)復(fù)位。

獨(dú)立看門狗框圖

時鐘來自于LSI，經(jīng)過分頻，產(chǎn)生一個時鐘，進(jìn)入12位遞減計(jì)數(shù)器。首先在鍵寄存器中寫入0xcccc，那么就開始從初值開始計(jì)數(shù)，如果說鍵寄存器中寫入0xaaaa，那么就把RLR寄存器中的值重新加載到計(jì)數(shù)器。當(dāng)程序不正常喂狗的時候，就會一直減到零，然后產(chǎn)生復(fù)位信號。

獨(dú)立看門狗超時時間

溢出時間計(jì)算：
Tout=((4×2^prer) ×rlr) /32 （M4)

32 /(4×2^ prer)就是經(jīng)過分頻后的頻率。其中prer是設(shè)置的PR[2:0]位，然后倒過來就是周期，那么溢出時間就是((4×2^ prer) ×rlr) /32，其中rlr是重裝載寄存器的值。

時鐘頻率LSI=32K， 一個看門狗時鐘周期就是最短超時時間。

最長超時時間= (IWDG_RLR寄存器最大值）X看門狗時鐘周期.

舉個例：如果說要把看門狗溢出時間設(shè)置為1s，首先由于時鐘頻率LSI=32k，如果說預(yù)分頻是64，那么LSI/64=0.5khz,也就是說可以設(shè)置rlr的值為500，這樣的話溢出時間就是1s。注意重裝載寄存器rlr的最大值是2^12-1，不能大于它。

獨(dú)立看門狗寄存器

IWDG_KR：鍵值寄存器，0~15位有效
IWDG_PR：預(yù)分頻寄存器，0~2位有效。具有寫保護(hù)功能，要操作先取消寫保護(hù)
IWDG_RLR：重裝載寄存器，0~11位有效。具有寫保護(hù)功能，要操作先取消寫保護(hù)。
IWDG_SR：狀態(tài)寄存器，0~1位有效

鍵值寄存器：IWDG_KR

KEY[15:0]：鍵值 (Key value)（只能寫，讀為 0x0000）
必須每隔一段時間便通過軟件對這些位寫入鍵值 0xAAAA，否則當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 0 時，看門狗會產(chǎn)生復(fù)位。
寫入鍵值 0x5555 可使能對 IWDG_PR、IWDG_RLR 和 IWDG_WINR 寄存器的訪問
寫入鍵值 0xCCCC可啟動看門狗（選中硬件看門狗選項(xiàng)的情況除外)

預(yù)分頻寄存器：IWDG_PR

位 2:0 PR[2:0]：預(yù)分頻系數(shù) (Prescaler divider)
這些位受寫訪問保護(hù)。通過軟件設(shè)置這些位來選擇計(jì)數(shù)器時鐘的預(yù)分頻因子。若要更改預(yù)分頻器的分頻系數(shù)，IWDG_SR 的 PVU 位必須為 0。
000：4 分頻
001：8 分頻
010：16 分頻
011：32 分頻
100：64 分頻
101：128 分頻
110：256 分頻
111：256 分頻

重裝載寄存器：IWDG_RLR

位 11:0 RL[11:0]：看門狗計(jì)數(shù)器重載值 (Watchdog counter reload value)
這些位受寫訪問保護(hù)。這個值由軟件設(shè)置，每次對 IWDG_KR 寄存器寫入值 0xAAAA 時，這個值就會重裝載到看門狗計(jì)數(shù)器中。之后，看門狗計(jì)數(shù)器便從該裝載的值開始遞減計(jì)數(shù)。超時周期由該值和時鐘預(yù)分頻器共同決定。
若要更改重載值，IWDG_SR 中的 RVU 位必須為 0

狀態(tài)寄存器：IWDG_SR

位 31:3 保留，必須保持復(fù)位值。

位 2 WVU：看門狗計(jì)數(shù)器窗口值更新 (Watchdog counter window value update) 可通過硬件將該位置 1 以指示窗口值正在更新。當(dāng)在 VDD 電壓域下完成重載值更新操作后（需 要多達(dá) 5 個 RC 40 kHz 周期），會通過硬件將該位復(fù)位。 窗口值只有在 WVU 位為 0 時才可更新。 此位只有在通用“窗口”= 1 時才生成。

位 1 RVU：看門狗計(jì)數(shù)器重載值更新 (Watchdog counter reload value update) 可通過硬件將該位置 1 以指示重載值正在更新。當(dāng)在 VDD 電壓域下完成重載值更新操作后（需 要多達(dá) 5 個 RC 40 kHz 周期），會通過硬件將該位復(fù)位。 重載值只有在 RVU 位為 0 時才可更新。

位 0 PVU：看門狗預(yù)分頻器值更新 (Watchdog prescaler value update) 可通過硬件將該位置 1 以指示預(yù)分頻器值正在更新。當(dāng)在 VDD 電壓域下完成預(yù)分頻器值更新操 作后（需要多達(dá) 5 個 RC 40 kHz 周期），會通過硬件將該位復(fù)位。 預(yù)分頻器值只有在 PVU 位為 0 時才可更新。

IWDG獨(dú)立看門狗操作HAL庫函數(shù)

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);獨(dú)立看門狗的初始化函數(shù)

找到參數(shù)的定義：可以發(fā)現(xiàn)和其他外設(shè)的句柄類似。第一個成員變量是外設(shè)的基地址。

typedef struct {IWDG_TypeDef *Instance; /*!< Register base address */ IWDG_InitTypeDef Init; /*!< IWDG required parameters */HAL_LockTypeDef Lock; /*!< IWDG Locking object */__IO HAL_IWDG_StateTypeDef State; /*!< IWDG communication state */ }IWDG_HandleTypeDef;

然后找到第二個變量IWDG_InitTypeDef的定義：Prescaler配置的是預(yù)分頻系數(shù)，Reload配置的是重裝載值。

typedef struct {uint32_t Prescaler; /*!< Select the prescaler of the IWDG. This parameter can be a value of @ref IWDG_Prescaler */uint32_t Reload; /*!< Specifies the IWDG down-counter reload value. This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 0x0FFF */ }IWDG_InitTypeDef;

void HAL_IWDG_MspInit(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);初始化回調(diào)函數(shù)

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Start(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);啟動獨(dú)立看門狗

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);喂狗

獨(dú)立看門狗操作步驟

1.初始化看門狗：預(yù)分頻系數(shù)，重裝載值。
HAL_IWDG_Init();
該函數(shù)在操作PR和RLR寄存器之前會取消寫保護(hù)。
2.啟動看門狗
HAL_IWDG_Start();
3.喂狗：
HAL_IWDG_Refresh();

獨(dú)立看門狗實(shí)驗(yàn)

初始化看門狗

如何寫，首先看文件里面的函數(shù)都有啥，然后找參數(shù)，然后調(diào)函數(shù)。

根據(jù)步驟1調(diào)用HAL_IWDG_Init函數(shù)：

首先找到HAL_IWDG_Init獨(dú)立看門狗的初始化函數(shù)：

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg) {/* Check the IWDG handle allocation */if(hiwdg == NULL){return HAL_ERROR;}/* Check the parameters */assert_param(IS_IWDG_ALL_INSTANCE(hiwdg->Instance));assert_param(IS_IWDG_PRESCALER(hiwdg->Init.Prescaler));assert_param(IS_IWDG_RELOAD(hiwdg->Init.Reload)); if(hiwdg->State == HAL_IWDG_STATE_RESET){ /* Allocate lock resource and initialize it */hiwdg->Lock = HAL_UNLOCKED;/* Init the low level hardware */HAL_IWDG_MspInit(hiwdg);}/* Change IWDG peripheral state */hiwdg->State = HAL_IWDG_STATE_BUSY; /* Enable write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers */ IWDG_ENABLE_WRITE_ACCESS(hiwdg);/* Write to IWDG registers the IWDG_Prescaler & IWDG_Reload values to work with */MODIFY_REG(hiwdg->Instance->PR, IWDG_PR_PR, hiwdg->Init.Prescaler);MODIFY_REG(hiwdg->Instance->RLR, IWDG_RLR_RL, hiwdg->Init.Reload);/* Change IWDG peripheral state */hiwdg->State = HAL_IWDG_STATE_READY;/* Return function status */return HAL_OK; }

現(xiàn)在知道參數(shù)是個結(jié)構(gòu)體，然后在main里面寫：

IWDG_HandleTypeDef iwdg_handler;

HAL_IWDG_Init(&iwdg_handler);

然后開始對iwdg_handler的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以首先看到HAL_IWDG_Init函數(shù)中，有對IWDG_HandleTypeDef類型操作的函數(shù)。那我們可以找到這個函數(shù)的定義。

assert_param(IS_IWDG_ALL_INSTANCE(hiwdg->Instance));assert_param(IS_IWDG_PRESCALER(hiwdg->Init.Prescaler));assert_param(IS_IWDG_RELOAD(hiwdg->Init.Reload));

IS_IWDG_ALL_INSTANCE定義如下：

#define IS_IWDG_ALL_INSTANCE(INSTANCE) ((INSTANCE) == IWDG)

所以說就知道了INSTANCE應(yīng)該被設(shè)置為IWDG。這就叫做有效性判斷。

所以main中寫： iwdg_handler.Instance = IWDG;

所以一個成員變量就設(shè)置好了，同理設(shè)置其他的變量。

可以找到Prescaler相關(guān)的定義，然后可以在main中寫

iwdg_handler.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64;

#define IS_IWDG_PRESCALER(__PRESCALER__) (((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_4) || \((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_8) || \((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_16) || \((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_32) || \((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_64) || \((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_128)|| \((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_256))

如果說要把看門狗溢出時間設(shè)置為1s，首先由于時鐘頻率LSI=32k，如果說預(yù)分頻是64，那么LSI/64=0.5khz,也就是說可以設(shè)置rlr的值為500，這樣的話溢出時間就是1s。

iwdg_handler.Init.Reload = 500;

啟動看門狗

然后開始調(diào)用HAL_IWDG_Start函數(shù)。

? HAL_IWDG_Start(&iwdg_handler);

喂狗

HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handler);//喂狗

main代碼：

系統(tǒng)復(fù)位后按鍵一直沒有按下(喂狗)，一旦到了溢出時間(1s)，就會產(chǎn)生復(fù)位。系統(tǒng)如果復(fù)位，led燈會熄滅，系統(tǒng)初始化時候是led燈亮，所以說如果一直不按按鍵，那么系統(tǒng)的led燈會一閃一閃。

如果說按下按鍵，也就是說喂狗的周期小于溢出時間的話，那么程序就不會復(fù)位了，那么led燈就常亮了，這是因?yàn)樵趙hile執(zhí)行之前初始化led燈是亮的，如果一直喂狗的話程序就一直在while循環(huán)里執(zhí)行。

#include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" #include "key.h" #include "exti.h"IWDG_HandleTypeDef iwdg_handler;int main(void) {HAL_Init(); //初始化HAL庫 Stm32_Clock_Init(360,25,2,8); //設(shè)置時鐘,180Mhzdelay_init(180); //初始化延時函數(shù)uart_init(115200); //初始化USARTLED_Init(); //初始化LED EXTI_Init();delay_ms(100);iwdg_handler.Instance = IWDG;iwdg_handler.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64;iwdg_handler.Init.Reload = 500;HAL_IWDG_Init(&iwdg_handler);HAL_IWDG_Start(&iwdg_handler);LED0=0;while(1){if(KEY_Scan(0)==WK_UP)//檢測WK_UP按鍵是否按下{HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handler);//喂狗delay_ms(10);}} }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32-独立看门狗原理-实验的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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