2021年12月20日 | 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)

1

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)

1

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)

1

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 =1s

x= 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 IWDG

IWDG_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)