STM32-独立看门狗原理-实验

独立看门狗原理概述

为什么要看门狗：

在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的模块或者芯片，俗称“看门狗”(watchdog) 。

看门狗解决的问题是什么：

在启动正常运行的时候，系统不能复位

在系统跑飞（程序异常执行）的情况，使系统复位，程序重新执行

独立看门狗概述：

STM32内置两个看门狗：独立看门狗和窗口看门狗。

两个看门狗提供了更高的安全性，时间的精确性和使用的灵活性。

两个看门狗设备（独立看门狗/窗口看门狗)可以用来检测和解决由软件错误引起的故障。当计数器达到给定的超时值时，触发一个中断（仅适用窗口看门狗）或者产生系统复位。

独立看门狗（IWDG)由专用的低速时钟（LSI)驱动，即使主时钟发生故障它仍有效。
独立看门狗适合应用于需要看门狗作为一个在主程序之外能够完全独立工作，并且对时间精度要求低的场合。
窗口看门狗由从APB1时钟分频后得到时钟驱动。通过可配置的时间窗口来检测应用程序非正常的过迟或过早操作.窗口看门狗最适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的程序。

M7的独立看门狗还可以配置做窗口看门狗使用。
因为M7本身带了窗口看门狗，所以一般情况下，我们都比较少使用此功能。

独立看门狗工作原理描述

在键值寄存器（IWDG_KR)中写入0xCCCC，开始启用独立看门狗。此时计数器开始从其复位值0xFFF递减，当计数器值计数到尾值0x000时会产生一个复位信号（IWDG_RESET)。
无论何时，只要在键值寄存器IWDG_KR中写入0xAAAA（通常说的喂狗）, 自动重装载寄存器IWDG_RLR的值就会重新加载到计数器，从而避免看门狗复位。
如果程序异常，就无法正常喂狗，从而系统复位。

独立看门狗框图

时钟来自于LSI，经过分频，产生一个时钟，进入12位递减计数器。首先在键寄存器中写入0xcccc，那么就开始从初值开始计数，如果说键寄存器中写入0xaaaa，那么就把RLR寄存器中的值重新加载到计数器。当程序不正常喂狗的时候，就会一直减到零，然后产生复位信号。

独立看门狗超时时间

溢出时间计算：
Tout=((4×2^prer) ×rlr) /32 （M4)

32 /(4×2^ prer)就是经过分频后的频率。其中prer是设置的PR[2:0]位，然后倒过来就是周期，那么溢出时间就是((4×2^ prer) ×rlr) /32，其中rlr是重装载寄存器的值。

时钟频率LSI=32K，一个看门狗时钟周期就是最短超时时间。

最长超时时间= (IWDG_RLR寄存器最大值）X看门狗时钟周期.

举个例：如果说要把看门狗溢出时间设置为1s，首先由于时钟频率LSI=32k，如果说预分频是64，那么LSI/64=0.5khz,也就是说可以设置rlr的值为500，这样的话溢出时间就是1s。注意重装载寄存器rlr的最大值是2^12-1，不能大于它。

独立看门狗寄存器

IWDG_KR：键值寄存器，0~15位有效
IWDG_PR：预分频寄存器，0~2位有效。具有写保护功能，要操作先取消写保护
IWDG_RLR：重装载寄存器，0~11位有效。具有写保护功能，要操作先取消写保护。
IWDG_SR：状态寄存器，0~1位有效

键值寄存器：IWDG_KR

KEY[15:0]：键值 (Key value)（只能写，读为 0x0000）
必须每隔一段时间便通过软件对这些位写入键值 0xAAAA，否则当计数器计数到 0 时，看门狗会产生复位。
写入键值 0x5555 可使能对 IWDG_PR、IWDG_RLR 和 IWDG_WINR 寄存器的访问
写入键值 0xCCCC可启动看门狗（选中硬件看门狗选项的情况除外)

预分频寄存器：IWDG_PR

位 2:0 PR[2:0]：预分频系数 (Prescaler divider)
这些位受写访问保护。通过软件设置这些位来选择计数器时钟的预分频因子。若要更改预分频器的分频系数，IWDG_SR 的 PVU 位必须为 0。
000：4 分频
001：8 分频
010：16 分频
011：32 分频
100：64 分频
101：128 分频
110：256 分频
111：256 分频

重装载寄存器：IWDG_RLR

位 11:0 RL[11:0]：看门狗计数器重载值 (Watchdog counter reload value)
这些位受写访问保护。这个值由软件设置，每次对 IWDG_KR 寄存器写入值 0xAAAA 时，这个值就会重装载到看门狗计数器中。之后，看门狗计数器便从该装载的值开始递减计数。超时周期由该值和时钟预分频器共同决定。
若要更改重载值，IWDG_SR 中的 RVU 位必须为 0

状态寄存器：IWDG_SR

位 31:3 保留，必须保持复位值。

位 2 WVU：看门狗计数器窗口值更新 (Watchdog counter window value update) 可通过硬件将该位置 1 以指示窗口值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后（需要多达 5 个 RC 40 kHz 周期），会通过硬件将该位复位。窗口值只有在 WVU 位为 0 时才可更新。此位只有在通用“窗口”= 1 时才生成。

位 1 RVU：看门狗计数器重载值更新 (Watchdog counter reload value update) 可通过硬件将该位置 1 以指示重载值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后（需要多达 5 个 RC 40 kHz 周期），会通过硬件将该位复位。重载值只有在 RVU 位为 0 时才可更新。

位 0 PVU：看门狗预分频器值更新 (Watchdog prescaler value update) 可通过硬件将该位置 1 以指示预分频器值正在更新。当在 VDD 电压域下完成预分频器值更新操作后（需要多达 5 个 RC 40 kHz 周期），会通过硬件将该位复位。预分频器值只有在 PVU 位为 0 时才可更新。

IWDG独立看门狗操作HAL库函数

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);独立看门狗的初始化函数

找到参数的定义：可以发现和其他外设的句柄类似。第一个成员变量是外设的基地址。

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;

然后找到第二个变量IWDG_InitTypeDef的定义：Prescaler配置的是预分频系数，Reload配置的是重装载值。

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);初始化回调函数

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Start(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);启动独立看门狗

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);喂狗

独立看门狗操作步骤

1.初始化看门狗：预分频系数，重装载值。
HAL_IWDG_Init();
该函数在操作PR和RLR寄存器之前会取消写保护。
2.启动看门狗
HAL_IWDG_Start();
3.喂狗：
HAL_IWDG_Refresh();

独立看门狗实验

初始化看门狗

如何写，首先看文件里面的函数都有啥，然后找参数，然后调函数。

根据步骤1调用HAL_IWDG_Init函数：

首先找到HAL_IWDG_Init独立看门狗的初始化函数：

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;
}

现在知道参数是个结构体，然后在main里面写：

IWDG_HandleTypeDef iwdg_handler;

HAL_IWDG_Init(&iwdg_handler);

然后开始对iwdg_handler的参数进行设置，可以首先看到HAL_IWDG_Init函数中，有对IWDG_HandleTypeDef类型操作的函数。那我们可以找到这个函数的定义。

  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定义如下：

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

所以说就知道了INSTANCE应该被设置为IWDG。这就叫做有效性判断。

所以main中写： iwdg_handler.Instance = IWDG;

所以一个成员变量就设置好了，同理设置其他的变量。

可以找到Prescaler相关的定义，然后可以在main中写

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))

如果说要把看门狗溢出时间设置为1s，首先由于时钟频率LSI=32k，如果说预分频是64，那么LSI/64=0.5khz,也就是说可以设置rlr的值为500，这样的话溢出时间就是1s。

iwdg_handler.Init.Reload = 500;

启动看门狗

然后开始调用HAL_IWDG_Start函数。

HAL_IWDG_Start(&iwdg_handler);

喂狗

HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handler);//喂狗

main代码：

系统复位后按键一直没有按下(喂狗)，一旦到了溢出时间(1s)，就会产生复位。系统如果复位，led灯会熄灭，系统初始化时候是led灯亮，所以说如果一直不按按键，那么系统的led灯会一闪一闪。

如果说按下按键，也就是说喂狗的周期小于溢出时间的话，那么程序就不会复位了，那么led灯就常亮了，这是因为在while执行之前初始化led灯是亮的，如果一直喂狗的话程序就一直在while循环里执行。

#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库   Stm32_Clock_Init(360,25,2,8);   //设置时钟,180Mhzdelay_init(180);                //初始化延时函数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)//检测WK_UP按键是否按下{HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handler);//喂狗delay_ms(10);}}
}