cubeIDE开发， stm32独立看门狗IWDG的CubeMX配置及HAL库底层实现分析

一、STM32 的IWDG简介

2.1 看门狗原理

看门狗本质上就是一种计数器，和我们现实生活中一炷香现象、沙漏现象等是同理的，计数器一般有两种做法，一种是递增，超过固定阀值报警；一种是递减，通常值降到0时报警。后面一种比较贴切生活场景，因此较常用，STM32的独立看门狗（Independent Watchdog，IWDG）就是采用后面这一种做法。

如下图所示，假设我们设定一个初始值RL，设定一个计数变量V在开始时等于RL，然后每经过一个时钟周期就减1，如果减到为0值时，触发报警。如果在V值降为0前，重新设定一下V值等于RL，然后V值又重新计算，从而又争取到一段时间，定期去反复设定V值（喂狗），保持V值不降为0，就能一直保持正常态势。

STM32中的看门狗有两种，一个是独立看门狗（Independent Watchdog，IWDG），就是本博文要分析学习的，另一种是窗口看门狗wwdg（window Watchdog，WWDG）。

1.2 STM32独立看门狗时钟计算

Iwdg由独立时钟（内部低速时钟LSI）计时，所以不受系统硬件影响的系统故障探测器。主要用于监视硬件错误。而wwdg由系统时钟计时，如果系统时钟不走了，它也就失去作用了，主要用于监视软件错误。

前面提到看门狗的计数是每经过一个时钟周期减1，那么时钟周期CT是如何获得计算呢。STM32内，IWDG依赖于内部低速时钟LSI，采用该时钟的频率来计时。频率是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常用符号f或ν表示，单位为秒分之一。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz。

而时钟周期CT和频率成反比，即f=1/CT（其中f为频率，CT为时钟周期）。

在STM32CubeMX上，我们开启IWDT后，用户可以设置的数值依次是计数时钟分频值，窗口值及重装载值，其中计数时钟分频值取值是固定的枚举值 $2^{n}$ (2<n<8)，即4、8、16、32、64、128、256，而窗口值及重装载值的设置范围12bit的数据，即0X000~0XFFF，如下图所示：

而IWDG的最终输出时钟频率是直接依赖于LSI，MCU芯片的内部低速时钟是多少，它就是多少。

那么，看门狗时钟频率=LSI（内部低速时钟）的频率F/计数时钟分频值P;

如上述两图设置的数值，RL=4095，F=32KHz，P=32，那么时钟周期：

ct = 1s/f32KHz/32=1000ms/32000HZ/32=1ms，也就大概一个时钟周期是1毫秒，喂狗要求在4095*1ms以内。

1.3 STM32的IWDT使用注意

需要注意的是，看门狗的时钟计算不是精确的，所以在喂狗的时候，最好不要太晚了，否则，有可能发生看门狗复位。另外应该还注意到窗口值的存在，通常窗口值和重装载值一致的，如果Window参数(WV)与Window寄存器值相同，只需重新加载计数器值即可退出，具有精确时基函数。否则修改窗口寄存器。这将自动重新加载看门狗计数器：

窗口计数值WV决定什么时候喂狗。狗喂早了，复位就“早”，即在重装载值(V)>窗口值(WV),也就是计数器值还没有减到窗口值以下，当 0x0 < 计数器值(V) < 窗口值(WV) 时，这时候最适合喂狗了，也只有在这时候喂狗才合适。

另外IWDG可以通过软件或硬件启动（可通过选项字节配置），由于是低速内部时钟（LSI）计时，因此即使主时钟发生故障，IWDG仍保持活动状态。并IWDG是在VDD电压域中实现，在STOP（停止）和STANDBY（待机）模式下仍可正常工作（IWDG重置可将CPU从STANDBY唤醒）。RCC控制状态寄存器中的IWDGRST标志可用于通知何时发生IWDG重置。

二、IWDG工程创建

2.1 创建工程及配置IWDG

本文采用的是STM32L496VGT6-ali开发板，是基于前面工程的.ioc在CubeIDE开发平台创建了新工程，并移植了前面工程已经实现的按键、LED灯及lpuart1串口调试功能，可参考前面博文：

假设已经完成了按键、LED灯及lpuart1串口调试功能后，双击.ioc文件打开cubeMX界面，配置IWDG，如下图所示，开启IWDG并设置参数32、4095，另外IWDT时钟频率是32KHz。

配置很简单，完成配置后，单击保存或生成代码按钮，输出生成代码。

2.2 IWDG的HAL实现源码分析

cubeMX会为IWDG在Core/Inc和Core/Src生成独立看门狗的头文件及源文件，实现源码也很简单，定义独立看门狗句柄（IWDG寄存器）及初始化函数MX_IWDG_Init。

在MX_IWDG_Init函数中，只做了两件事，将在cubeMX上配置的参数传递给IWDG参数缓存区及实例化IWDG寄存器，调用HLA看门狗初始化函数(HAL_IWDG_Init)实现真正的初始化。

在stm32L4xx_HLA_iwdg.c驱动文件中，HAL_IWDG_Init函数内，首先对cubeMX上配置参数的合理性诊断，然后开启IWDG和使能写入访问，将已经缓存的配置参数写入IWDG寄存器，并检查设置是否合理，在HAL_IWDG_DEFAULT_TIMEOUT内完成寄存器更新，最后设置计数器值V等于重装载值RL，开启真正计数。

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)
{uint32_t tickstart;/* 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));assert_param(IS_IWDG_WINDOW(hiwdg->Init.Window));/* Enable IWDG. LSI is turned on automatically */__HAL_IWDG_START(hiwdg);/* Enable write access to IWDG_PR, IWDG_RLR and IWDG_WINR registers by writing0x5555 in KR */IWDG_ENABLE_WRITE_ACCESS(hiwdg);/* Write to IWDG registers the Prescaler & Reload values to work with */hiwdg->Instance->PR = hiwdg->Init.Prescaler;hiwdg->Instance->RLR = hiwdg->Init.Reload;/* Check pending flag, if previous update not done, return timeout */tickstart = HAL_GetTick();/* Wait for register to be updated */while ((hiwdg->Instance->SR & IWDG_KERNEL_UPDATE_FLAGS) != 0x00u){if ((HAL_GetTick() - tickstart) > HAL_IWDG_DEFAULT_TIMEOUT){if ((hiwdg->Instance->SR & IWDG_KERNEL_UPDATE_FLAGS) != 0x00u){return HAL_TIMEOUT;}}}/* If window parameter is different than current value, modify windowregister */if (hiwdg->Instance->WINR != hiwdg->Init.Window){/* Write to IWDG WINR the IWDG_Window value to compare with. In any case,even if window feature is disabled, Watchdog will be reloaded by writingwindows register */hiwdg->Instance->WINR = hiwdg->Init.Window;}else{/* Reload IWDG counter with value defined in the reload register */__HAL_IWDG_RELOAD_COUNTER(hiwdg);}/* Return function status */return HAL_OK;
}

同样，在stm32L4xx_HLA_iwdg.c驱动文件中，HLA库提供了喂狗函数HAL_IWDG_Refresh，需要我们在规定时间内(由在cubeMX上配置的参数和时钟频率来决定），使用中调用该函数喂狗，就可以防止看门狗复位。

/*** @brief  Refresh the IWDG.* @param  hiwdg  pointer to a IWDG_HandleTypeDef structure that contains*                the configuration information for the specified IWDG module.* @retval HAL status*/
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)
{/* Reload IWDG counter with value defined in the reload register */__HAL_IWDG_RELOAD_COUNTER(hiwdg);/* Return function status */return HAL_OK;
}

2.3 IWDG使用

本文在IWDG使用设计是，通过按键输入触发不再喂狗，这时是否系统复位，通过lpuart1调试信息确认是否成功。

在main.c文件中，引入按键、LED灯及串口驱动头文件。

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "../../ICore/key/key.h"
#include "../../ICore/led/led.h"
#include "../../ICore/print/print.h"
#include "../../ICore/usart/usart.h"
/* USER CODE END Includes */

在main.c文件中，extern声明IWDG寄存器句柄。

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
extern IWDG_HandleTypeDef hiwdg;
/* USER CODE END 0 */

在main主函数中，初始化串口，开启中断接收。

/* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_LPUART1_UART_Init();MX_IWDG_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */ResetPrintInit(&hlpuart1);HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1,(uint8_t *)&HLPUSART_NewData, 1); //再开启接收中断HLPUSART_RX_STA = 0;//uint8_t wdt_flag = 1;    //是否继续喂狗标记printf("app restart now!\r\n");/* USER CODE END 2 */

在main主函数中，实现喂狗功能。

  /* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){if(KEY_2()){wdt_flag = 0;printf("IWDG_Refresh stop!\r\n");}if(wdt_flag){HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);HAL_Delay(10);//等待}Toggle_led1();/* USER CODE END WHILE */

三、编译及测试

3.1 编译

编译通过

下载程序

3.2 测试

打开串口工具，连接上串口，观察窗口日志输出情况，按键KEY2测试如下：

测试成功，不在喂狗时，等待一、两秒系统重启。