STM32独立看门狗（宠物狗）

一、前言

······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) ，其主要功能是：能够让CPU复位的一个硬件。

······看门狗（ watchdog timer）,是一个定时器电路, 一般有一个输入,叫喂狗(kicking the dog or service the dog),一个输出到MCU的RST端,MCU正常工作的时候,每隔一段时间输出一个信号到喂狗端,给WDT清零,重载计数值，如果超过规定的时间不喂狗,(一般在程序跑飞时，不在程序正常的状态),WDT 定时超过,就会给出一个复位信号到MCU,使MCU复位. 防止MCU死机.
看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序跑飞。

······STM32 有两个看门狗，一个是独立看门狗另外一个是窗口看门狗，独立看门狗号称宠物狗，窗口看门狗号称警犬。

······独立看门狗的初始化：初始化看门狗的超时时间，如果在规定的超时时间得不到程序“喂”操作，独立看门狗就立即复位系统。

独立看门狗的喂操作：重新刷新它的计数值，如果计数值减到0的时候，就立即复位CPU，为了防止复位CPU，程序必须每隔一段时间在它减到0之前刷新它的计数值，如此循环。

一、独立看门狗

独立看门狗 (IWDG) 由其专用低速时钟 (LSI) 驱动，因此即便在主时钟发生故障时仍然保持工作状态。

“独立”，这个独立表现在该看门狗有自己的振荡硬件电路，不用依靠于PPL分频的时钟信号，能够独立运行，所以当主时钟受到干扰的时候，独立看门狗还是仍然可以继续工作，如果没有正常喂狗，则会复位CPU。
用到32KHZ，收到的干扰较小，且能够降低功耗。

1、主要特性
.自由运行递减计数器
.时钟由独立 RC 振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）
.当递减计数器值达到 0x000 时产生复位（如果看门狗已激活）

如果要防止看门拘导致CPU复位，在计数值减到0之前，重载计数值就可以,这个动作“喂狗”!

注意：一般避免在while里面喂狗，怕不及时，一般放在定时器中断里面进行喂狗，但是定时器喂狗的计数时间要小于看门狗的计数时间。

2、功能说明

当通过对关键字寄存器 (IWDG_KR) 写入值 0xCCCC 启动独立看门狗时，计数器开始从复位值 0xFFF 递减计数。当计数器计数到终值 (0x000) 时会产生一个复位信号（IWDG 复位）。
任何时候将关键字 0xAAAA 写到 IWWDG_KR 寄存器中， IWDG_RLR 的值就会被重载到计数器，从而避免产生看门狗复位。

3、框图

STM32F4xx英文参考手册.pdf 第700页

4、库函数接口

a.解锁独立看够寄存器保护，对IWDG->KR写入0x5555。

@brief Enables or disables write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers.
@param IWDG_WriteAccess: new state of write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers.
This parameter can be one of the following values:
@arg IWDG_WriteAccess_Enable: Enable write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers
@arg IWDG_WriteAccess_Disable: Disable write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers

void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_IWDG_WRITE_ACCESS(IWDG_WriteAccess));IWDG->KR = IWDG_WriteAccess;
}

b.设置独立看门狗分频值

This parameter can be one of the following values:
@arg IWDG_Prescaler_4: IWDG prescaler set to 4
@arg IWDG_Prescaler_8: IWDG prescaler set to 8
@arg IWDG_Prescaler_16: IWDG prescaler set to 16
@arg IWDG_Prescaler_32: IWDG prescaler set to 32
@arg IWDG_Prescaler_64: IWDG prescaler set to 64
@arg IWDG_Prescaler_128: IWDG prescaler set to 128
@arg IWDG_Prescaler_256: IWDG prescaler set to 256

void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler)

c.设置独立看门狗重载值

@brief Sets IWDG Reload value.
@param Reload: specifies the IWDG Reload value.
This parameter must be a number between 0 and 0x0FFF.

void IWDG_SetReload(uint16_t Reload)

d.独立看门狗重载计数值

@brief Reloads IWDG counter with value defined in the reload register
(write access to IWDG_PR and IWDG_RLR registers disabled).

void IWDG_ReloadCounter(void)

e.检查是否看门狗复位

为什么需要检查是否看门狗复位呢？用于记录当前系统工作可靠性，方便工程师了解。

@brief Checks whether the specified RCC flag is set or not.
@param RCC_FLAG: specifies the flag to check.
This parameter can be one of the following values:
@arg RCC_FLAG_HSIRDY: HSI oscillator clock ready
@arg RCC_FLAG_HSERDY: HSE oscillator clock ready
@arg RCC_FLAG_PLLRDY: main PLL clock ready
@arg RCC_FLAG_PLLI2SRDY: PLLI2S clock ready
@arg RCC_FLAG_PLLSAIRDY: PLLSAI clock ready (only for STM32F42xxx/43xxx devices)
@arg RCC_FLAG_LSERDY: LSE oscillator clock ready
@arg RCC_FLAG_LSIRDY: LSI oscillator clock ready
@arg RCC_FLAG_BORRST: POR/PDR or BOR reset
@arg RCC_FLAG_PINRST: Pin reset
@arg RCC_FLAG_PORRST: POR/PDR reset
@arg RCC_FLAG_SFTRST: Software reset
@arg RCC_FLAG_IWDGRST: Independent Watchdog reset
@arg RCC_FLAG_WWDGRST: Window Watchdog reset
@arg RCC_FLAG_LPWRRST: Low Power reset
@retval The new state of RCC_FLAG (SET or RESET).

FlagStatus RCC_GetFlagStatus(uint8_t RCC_FLAG)

5、计算超时时间

STM32F4xx中文参考手册.pdf 第495 表85

例如：当前独立看门狗输入时钟源为32KHz，若再经过256分频，此时独立看门狗时钟=32KHz/256=125Hz，表示的是125减到0的时候，一秒钟到达。
同时独立看门狗设置重载值为125，则溢出时间为1S;设置重载值为250，则溢出时间为2S。

#练习
按键实现独立看门狗喂狗。（以STM32F429为例）
bsp_iwdg.c文件

#include "./iwdg/bsp_iwdg.h"
#include "./led/bsp_led.h"void iwdg_config(void)
{/* 检查是否由独立看门狗导致的复位，如果发现经常由看门狗导致的复位，那么要检查软硬件问题 */if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET){/* IWDGRST flag set *//* 亮红灯 */LED_RED;/* Clear reset flags，清除标志位 */RCC_ClearFlag();}else{/* IWDGRST flag is not set *//* 亮蓝灯 */LED_BLUE;}/* 独立看门狗寄存器是受到保护的，现在进行解锁动作*/IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);//设置看门狗的时钟 40000/64=625HZ  表示的意思就是计数值从625减到1的时候，1秒钟的到达IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_64);/* 设置重载数值，即超时时间 ，值区间在0-0XFFF，即0-4095获得1s的超时时间，即需要满足关系式：40 000 /64 / x =1sx= 625 ,x也在0-4095的区间内，所以满足需求如果要设置2s为超时时间，那么40000/64/y = 2s   y=625*2=1250最大的超时时间：4095/625 = 6.552s*/   IWDG_SetReload(625);/* Reload IWDG counter，重载计数值，就是喂狗，可以写个feed_dog函数封装起来 */IWDG_ReloadCounter();/* Enable IWDG ，使能看门狗*/IWDG_Enable();}也可以封装起来,如下所示
/** 设置 IWDG 的超时时间* Tout = prv/40 * rlv (s)*      prv可以是[4,8,16,32,64,128,256]*     独立看门狗使用LSI作为时钟。*        LSI 的频率一般在 30~60KHZ 之间，根据温度和工作场合会有一定的漂移，我*        们一般取 40KHZ，所以独立看门狗的定时时间并一定非常精确，只适用于对时间精度*     要求比较低的场合。** rlv:预分频器值，取值范围为：0-0XFFF* 函数调用举例：* IWDG_Config(IWDG_Prescaler_64 ,625);  // IWDG 1s 超时溢出 *                      （64/40）*625 = 1s*/
void IWDG_Config(uint8_t prv ,uint16_t rlv)
{   // 使能 预分频寄存器PR和重装载寄存器RLR可写IWDG_WriteAccessCmd( IWDG_WriteAccess_Enable );// 设置预分频器值IWDG_SetPrescaler( prv );// 设置重装载寄存器值IWDG_SetReload( rlv );// 把重装载寄存器的值放到计数器中IWDG_ReloadCounter();// 使能 IWDGIWDG_Enable();
}// 喂狗
void IWDG_Feed(void)
{// 把重装载寄存器的值放到计数器中，喂狗，防止IWDG复位// 当计数器的值减到0的时候会产生系统复位IWDG_ReloadCounter();
}

bsp_iwdg.h

#ifndef __IWDG_H
#define __IWDG_H
#include "stm32f4xx.h"
void IWDG_Config(uint8_t prv ,uint16_t rlv);
void IWDG_Feed(void);
void iwdg_config(void);
#endif /* __IWDG_H */

bsp_led.c

#include "./led/bsp_led.h"   void LED_GPIO_Config(void)
{       /*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*开启LED相关的GPIO外设时钟*/RCC_AHB1PeriphClockCmd ( LED1_GPIO_CLK|LED2_GPIO_CLK|LED3_GPIO_CLK|LED4_GPIO_CLK, ENABLE); /*选择要控制的GPIO引脚*/                                                              GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED1_PIN; /*设置引脚模式为输出模式*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;   /*设置引脚的输出类型为推挽输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;/*设置引脚为上拉模式，默认LED亮*/GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;/*设置引脚速率为50MHz */   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; /*调用库函数，使用上面配置的GPIO_InitStructure初始化GPIO*/GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); /*选择要控制的GPIO引脚*/                                                               GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED2_PIN; GPIO_Init(LED2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); /*选择要控制的GPIO引脚*/                                                               GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED3_PIN; GPIO_Init(LED3_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); /*选择要控制的GPIO引脚*/                                                               GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED4_PIN; GPIO_Init(LED4_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); /*关闭RGB灯*/LED_RGBOFF;/*指示灯默认开启*/LED4(ON);}

bsp_led.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H#include "stm32f4xx.h"//引脚定义
/*******************************************************/
//R 红色灯
#define LED1_PIN                  GPIO_Pin_10
#define LED1_GPIO_PORT            GPIOH
#define LED1_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOH//G 绿色灯
#define LED2_PIN                  GPIO_Pin_11
#define LED2_GPIO_PORT            GPIOH
#define LED2_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOH//B 蓝色灯
#define LED3_PIN                  GPIO_Pin_12
#define LED3_GPIO_PORT            GPIOH
#define LED3_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOH//小指示灯
#define LED4_PIN                  GPIO_Pin_11
#define LED4_GPIO_PORT            GPIOD
#define LED4_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOD
/************************************************************//** 控制LED灯亮灭的宏，* LED低电平亮，设置ON=0，OFF=1* 若LED高电平亮，把宏设置成ON=1 ，OFF=0 即可*/
#define ON  0
#define OFF 1/* 带参宏，可以像内联函数一样使用 */
#define LED1(a) if (a)  \GPIO_SetBits(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN);\else        \GPIO_ResetBits(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)#define LED2(a) if (a)  \GPIO_SetBits(LED2_GPIO_PORT,LED2_PIN);\else        \GPIO_ResetBits(LED2_GPIO_PORT,LED2_PIN)#define LED3(a) if (a)  \GPIO_SetBits(LED3_GPIO_PORT,LED3_PIN);\else        \GPIO_ResetBits(LED3_GPIO_PORT,LED3_PIN)#define LED4(a) if (a)  \GPIO_SetBits(LED4_GPIO_PORT,LED4_PIN);\else        \GPIO_ResetBits(LED4_GPIO_PORT,LED4_PIN)/* 直接操作寄存器的方法控制IO */
#define digitalHi(p,i)          {p->BSRRL=i;}             //设置为高电平
#define digitalLo(p,i)          {p->BSRRH=i;}               //输出低电平
#define digitalToggle(p,i)      {p->ODR ^=i;}           //输出反转状态/* 定义控制IO的宏 */
#define LED1_TOGGLE     digitalToggle(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)
#define LED1_OFF        digitalHi(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)
#define LED1_ON         digitalLo(LED1_GPIO_PORT,LED1_PIN)#define LED2_TOGGLE       digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_PIN)
#define LED2_OFF        digitalHi(LED2_GPIO_PORT,LED2_PIN)
#define LED2_ON         digitalLo(LED2_GPIO_PORT,LED2_PIN)#define LED3_TOGGLE       digitalToggle(LED3_GPIO_PORT,LED3_PIN)
#define LED3_OFF        digitalHi(LED3_GPIO_PORT,LED3_PIN)
#define LED3_ON         digitalLo(LED3_GPIO_PORT,LED3_PIN)#define LED4_TOGGLE       digitalToggle(LED4_GPIO_PORT,LED4_PIN)
#define LED4_OFF        digitalHi(LED4_GPIO_PORT,LED4_PIN)
#define LED4_ON         digitalLo(LED4_GPIO_PORT,LED4_PIN)/* 基本混色，后面高级用法使用PWM可混出全彩颜色,且效果更好 *///红
#define LED_RED  \LED1_ON;\LED2_OFF\LED3_OFF//绿
#define LED_GREEN       \LED1_OFF;\LED2_ON\LED3_OFF//蓝
#define LED_BLUE    \LED1_OFF;\LED2_OFF\LED3_ON//黄(红+绿)
#define LED_YELLOW  \LED1_ON;\LED2_ON\LED3_OFF
//紫(红+蓝)
#define LED_PURPLE  \LED1_ON;\LED2_OFF\LED3_ON//青(绿+蓝)
#define LED_CYAN \LED1_OFF;\LED2_ON\LED3_ON//白(红+绿+蓝)
#define LED_WHITE   \LED1_ON;\LED2_ON\LED3_ON//黑(全部关闭)
#define LED_RGBOFF  \LED1_OFF;\LED2_OFF\LED3_OFFvoid LED_GPIO_Config(void);#endif /* __LED_H */

bsp_key.c


#include "./key/bsp_key.h" /// 不精确的延时
void Key_Delay(__IO u32 nCount)
{for(; nCount != 0; nCount--);
} /*** @brief  配置按键用到的I/O口* @param  无* @retval 无*/
void Key_GPIO_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*开启按键GPIO口的时钟*/RCC_AHB1PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK,ENABLE);/*选择按键的引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_PIN; /*设置引脚为输入模式*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; /*设置引脚不上拉也不下拉*/GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;/*使用上面的结构体初始化按键*/GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);  /*选择按键的引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_PIN; /*使用上面的结构体初始化按键*/GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);}/*** @brief   检测是否有按键按下* @param   具体的端口和端口位*        @arg GPIOx: x可以是（A...G） *        @arg GPIO_PIN 可以是GPIO_PIN_x（x可以是1...16）* @retval  按键的状态*        @arg KEY_ON:按键按下*      @arg KEY_OFF:按键没按下*/
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{           /*检测是否有按键按下 */if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON )  {  /*等待按键释放 */while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);   return  KEY_ON;  }elsereturn KEY_OFF;
}

bsp_key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H#include "stm32f4xx.h"//引脚定义
/*******************************************************/
#define KEY1_PIN                  GPIO_Pin_0
#define KEY1_GPIO_PORT            GPIOA
#define KEY1_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOA#define KEY2_PIN                  GPIO_Pin_13
#define KEY2_GPIO_PORT            GPIOC
#define KEY2_GPIO_CLK             RCC_AHB1Periph_GPIOC
/*******************************************************//** 按键按下标置宏* 按键按下为高电平，设置 KEY_ON=1， KEY_OFF=0* 若按键按下为低电平，把宏设置成KEY_ON=0 ，KEY_OFF=1 即可*/
#define KEY_ON  1
#define KEY_OFF 0void Key_GPIO_Config(void);
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,u16 GPIO_Pin);#endif /* __LED_H */

main.c


#include "stm32f4xx.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./key/bsp_key.h"
#include "./iwdg/bsp_iwdg.h"
static void Delay(__IO u32 nCount);
/*
现象是：如果1s内没进行按键喂狗，那么CPU复位，1S闪烁一次。
如果1S内喂狗成功，显示绿灯。*/
int main(void)
{/* LED 端口初始化 */LED_GPIO_Config();   Delay(0X8FFFFF);   /*初始化按键*/Key_GPIO_Config(); // IWDG 1s 超时溢出iwdg_config();//while部分是我们在项目中具体需要写的代码，这部分的程序可以用独立看门狗来监控//如果我们知道这部分代码的执行时间，比如是500ms，那么我们可以设置独立看门狗的//溢出时间是600ms，比500ms多一点，如果要被监控的程序没有跑飞正常执行的话，那么//执行完毕之后就会执行喂狗的程序，如果程序跑飞了那程序就会超时，到达不了喂狗的//程序，此时就会产生系统复位。但是也不排除程序跑飞了又跑回来了，刚好喂狗了，//歪打正着。所以要想更精确的监控程序，可以使用窗口看门狗，窗口看门狗规定必须//在规定的窗口时间内喂狗。while(1)                            {     if( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_PIN) == KEY_ON  ){// 喂狗，如果不喂狗，系统则会复位，复位后亮红灯，如果在1s// 时间内准时喂狗的话，则会亮绿灯IWDG_ReloadCounter();  //喂狗后亮绿灯LED_GREEN;}}
}static void Delay(__IO uint32_t nCount)     //简单的延时函数
{for(; nCount != 0; nCount--);
}

不过，最好是在定时器中断进行喂狗！！！！主程序中的事件多了可能来不及处理