《MiniPRO H750开发指南》第十八章 独立看门狗（IWDG）实验

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第十八章 独立看门狗（IWDG）实验

1）实验平台：正点原子MiniPro STM32H750开发板

2) 章节摘自【正点原子】MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?id=677017430560

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本章我们学习如何使用STM32H7的独立看门狗（以下简称IWDG）。STM32H7内部自带了2个看门狗：独立看门狗（IWDG）和窗口看门狗（WWDG）。这一章我们只介绍独立看门狗，窗口看门狗将在下一章介绍。在本章中，我们将通过按键KEY_UP来喂狗，然后通过LED0提示复位状态。

本章分为如下几个小节：

18.1 IWDG简介

18.2 硬件设计

18.3 程序设计

18.4 下载验证

18.1 IWDG简介

独立看门狗本质上是一个定时器，这个定时器有一个输出端，可以输出复位信号。该定时器是一个12位的递减计数器，当计数器的值减到0的时候，就会产生一个复位信号。如果在计数没减到0之前，重置计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作我们称为喂狗。看门狗功能由VDD电压域供电，在停止模式和待机模式下仍然可以工作。

18.1.1 IWDG框图

下面先来学习IWDG框图，通过学习IWDG框图会有一个很好的整体掌握，同时对之后的编程也会有一个清晰的思路。

  

图18.1.1.1 IWDG框图

从IWDG框图整体认知就是，IWDG有一个输入（时钟lsi_ck），经过一个8位的可编程预分频器提供时钟给一个12位递减计数器，满足条件就会输出一个复位信号（iwdg1_out_rst）。IWDG内部输入/输出信号如下表：

表18.1.1.1 IWDG内部输入/输出信号

STM32H750的独立看门狗由内部专门的32Khz低速时钟（lsi_ck）驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。这里需要注意独立看门狗的时钟是一个内部RC时钟，所以并不是准确的32Khz，而是在17~47Khz之间的一个可变化的时钟，只是我们在估算的时候，以32Khz的频率来计算，看门狗对时间的要求不是很精确，所以，时钟有些偏差，都是可以接受的。

18.1.2 IWDG寄存器

IWDG的框图很简单，用到的寄存器也不多。我们主要用到其中3个寄存器：

l  键寄存器（IWDG_KR）

键寄存器可以看作是独立看门狗的控制寄存器，其描述如图18.1.2.1所示：

图18.1.2.1 WDG_KR寄存器

在键寄存器(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递减计数。当计数器计数到末尾0x000时，会产生一个复位信号(IWDG_RESET)。 无论何时，只要键寄存器IWDG_KR中被写入0xAAAA， IWDG_RLR中的值就会被重新加载到计数器中从而避免产生看门狗复位 。

IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器具有写保护功能。要修改这两个寄存器的值，必须先向IWDG_KR寄存器中写入0x5555。将其他值写入这个寄存器将会打乱操作顺序，寄存器将重新被保护。重装载操作(即写入0xAAAA)也会启动写保护功能。

l  预分频寄存器（IWDG_PR）

预分频寄存器描述如图18.1.2.2所示：

     

图18.1.2.2 IWDG_ PR寄存器

该寄存器用来设置看门狗时钟（LSI）的分频系数，最低为4分频，最高位256分频，该寄存器是一个32位的寄存器，但是我们只用了最低3位，其他都是保留位。

l  重载寄存器（IWDG_ RLR）

     

图18.1.2.3 IWDG_ RLR寄存器

该寄存器用来保存重装载到计数器中的值。该寄存器也是一个32位寄存器，只有低12位是有效的。

18.2 硬件设计
1. 例程功能

在配置看门狗后，LED0将常亮，如果KEY_UP按键按下，就喂狗，只要KEY_UP不停的按，看门狗就一直不会产生复位，保持LED0的常亮，一旦超过看门狗定溢出时间（Tout）还没按，那么将会导致程序重启，这将导致LED0熄灭一次。

2. 硬件资源

1）RGB灯

     RED ：LED0 - PB4

2）独立按键

     WK_UP - PA0。

3）独立看门狗

3. 原理图

独立看门狗实验的核心是在STM32H750内部进行，并不需要外部电路。但是考虑到指示当前状态和喂狗等操作，我们需要2个IO口，一个用来输入喂狗信号，另外一个用来指示程序是否重启。喂狗我们采用板上的KEY_UP键来操作，而程序重启，则是通过LED0来指示的。

18.3 程序设计
18.3.1 IWDG的HAL库驱动

IWDG在HAL库中的驱动代码在stm32h7xx_hal_iwdg.c文件（及其头文件）中。

1. HAL_IWDG_Init函数

IWDG的初始化函数，其声明如下：

1. HAL_StatusTypeDefHAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

复制代码

l  函数描述：

用于初始化IWDG。

l  函数形参：

形参1是IWDG句柄，IWDG_HandleTypeDef结构体类型，其定义如下：

1. typedef struct
   
2. {
   
3.    IWDG_TypeDef                 *Instance;  /* IWDG寄存器基地址 */
   
4.    IWDG_InitTypeDef             Init;       /* IWDG初始化参数 */
   
5. }IWDG_HandleTypeDef;
   
6. 1）Instance：指向IWDG寄存器基地址。
   
7. 2）Init：IWDG初始化结构体，用于配置计数器的相关参数。
   
8. IWDG_InitTypeDef这个结构体类型定义如下：
   
9. typedef struct
   
10. {
    
11.   uint32_t Prescaler;   /* 预分频系数 */
    
12.   uint32_t Reload;       /* 重装载值 */
    
13.   uint32_t Window;       /* 窗口值 */
    
14. }IWDG_InitTypeDef;

复制代码

1）Prescaler：预分频系数，IWDG_PRESCALER_4到IWDG_PRESCALER_256。

2）Reload：重装载值，范围：0到0x0FFF。

3）Window：窗口值。

l  函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

2. HAL_IWDG_Refresh函数

HAL_IWDG_Refresh函数是独立看门狗的喂狗函数。其声明如下：

1. HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef*hiwdg);

复制代码

l  函数描述：

用于把重装载寄存器的值重载到计数器中，喂狗，防止IWDG复位。

l  函数形参：

形参1是IWDG_HandleTypeDef结构体指针类型的IWDG句柄。

l  函数返回值：

HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。

独立看门狗配置步骤

1）取消寄存器写保护，设置看门狗预分频系数和重装载值

首先我们必须取消IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器的写保护，这样才可以设置寄存器IWDG_PR和IWDG_RLR的值。取消写保护和设置预分频系数以及重装载值在HAL库中是通过函数HAL_IWDG_Init实现的。

通过该函数设置看门狗的分频系数，和重装载的值。看门狗的喂狗时间（也就是看门狗溢出时间）的计算方式为：

Tout=((4×2^prer) ×rlr) /32

其中Tout为看门狗溢出时间（单位为ms）。

prer为看门狗时钟预分频值（IWDG_PR值），范围为0~7。

rlr为看门狗的重装载值（IWDG_RLR的值）。

比如我们设定prer值为4（4代表的是64分频，HAL库中可以使用宏定义标识符IWDG_PRESCALER_64），rlr值为500，那么就可以得到Tout=64×500/32=1000ms，这样，看门狗的溢出时间就是1s，只要你在一秒钟之内，有一次写入0XAAAA到IWDG_KR，就不会导致看门狗复位（当然写入多次也是可以的）。这里需要提醒大家的是，看门狗的时钟不是准确的32Khz，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。

2）重载计数值喂狗（向IWDG_KR写入0XAAAA）

在HAL中重载计数值的函数是HAL_IWDG_Refresh，该函数的作用是把值0xAAAA写入到IWDG_KR寄存器，从而触发计数器重载，即实现独立看门狗的喂狗操作。

3) 启动看门狗(向IWDG_KR写入0XCCCC)

HAL库函数里面启动独立看门狗是通过宏定义标识符来实现的：

1. #define __HAL_IWDG_START(__HANDLE__)        
   
2.         WRITE_REG((__HANDLE__)->Instance->KR, IWDG_KEY_ENABLE);

复制代码

我们只需要调用宏定义标识符__HAL_IWDG_START即可实现看门狗使能。实际上，当我们调用了看门狗初始化函数HAL_IWDG_Init之后，在内部已经调用了该宏启动看门狗。

18.3.2 程序流程图

图18.3.2.1 独立看门狗实验程序流程图

18.3.3 程序解析
1. IWDG驱动代码

这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。独立看门狗（IWDG）驱动源码包括两个文件：wdg.c和wdg.h。

wdg.h头文件只有函数的声明，就不解释了。下面我们直接解析wdg.c的程序，先看IWDG的初始化函数，其定义如下：

1. /**
   
2. *@brief       初始化独立看门狗
   
3. *@param       prer:IWDG_PRESCALER_4~IWDG_PRESCALER_256,对应4~256分频
   
4. *  @arg       分频因子 = 4 * 2^prer. 但最大值只能是256!
   
5. *@param       rlr: 自动重装载值,0~0XFFF.
   
6. *@note        时间计算(大概):Tout=((4 *2^prer) * rlr) / 32 (ms).
   
7. *@retval      无
   
8. */
   
9. void iwdg_init(uint8_t prer, uint16_t rlr)
   
10. {
    
11.    g_iwdg_handle.Instance = IWDG1;
    
12.    g_iwdg_handle.Init.Prescaler = prer;                  /* 设置IWDG分频系数 */
    
13.    g_iwdg_handle.Init.Reload = rlr;                       /* 重装载 */
    
14.    g_iwdg_handle.Init.Window =IWDG_WINDOW_DISABLE;    /* 关闭窗口功能 */
    
15.    HAL_IWDG_Init(&g_iwdg_handle);   
    
16. }

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IWDG_Init是独立看门狗初始化函数，主要设置预分频数和重装载寄存器的值。通过这两个寄存器，就可以大概知道看门狗复位的时间周期为多少了。

1. /**
   
2. *@brief       喂独立看门狗
   
3. *@param       无
   
4. *@retval      无
   
5. */
   
6. void iwdg_feed(void)
   
7. {   
   
8.    HAL_IWDG_Refresh(&g_iwdg_handle); /* 重装载计数器 */
   
9. }

复制代码

iwdg_feed函数用来喂狗，在该函数内部只需调用HAL库函数HAL_IWDG_Refresh。

2. main.c代码

在main.c里面编写如下代码：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.    sys_cache_enable();                   /* 打开L1-Cache */
   
4.    HAL_Init();                             /* 初始化HAL库 */
   
5.    sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4); /* 设置时钟, 480Mhz */
   
6.    delay_init(480);                       /* 延时初始化 */
   
7.    usart_init(115200);                    /* 串口初始化为115200 */
   
8.    led_init();                             /* 初始化LED */
   
9.    key_init();                             /* 初始化按键 */
   
10.    delay_ms(100);                          /* 延时100ms再初始化看门狗,LED0的变化可见"*/
    
11.    iwdg_init(IWDG_PRESCALER_64, 500);  /* 预分频数为64,重载值为500,溢出时间为1s */
    
12.    LED0(0);                                 /* 点亮LED0(红灯) */
    
13.     while (1)
    
14.     {
    
15.        if (key_scan(0) == WKUP_PRES)   /* 如果WK_UP按下,则喂狗 */
    
16.        {
    
17.            iwdg_feed();                    /* 喂狗 */
    
18.        }
    
19.        delay_ms(10);
    
20.     }
    
21. }

复制代码

在main函数里，先初始化系统和用户的外设代码，然后先点亮LED0，在无限循环里开始获取按键的键值，并判断是不是按键WK_UP按下，是的话就喂狗，不是则延时10ms，继续上述操作。当1秒钟后都没测到按键WK_UP按下，IWDG就会产生一次复位信号，系统复位，可以看到LED0因系统复位熄灭一次，再亮。反之，当按下按键WK_UP后，1秒内再按下按键WK_UP，就会及时喂狗，结果就是系统不会复位，LED0也就不会闪烁。

iwdg_init(IWDG_PRESCALER_64,500);这个语句有必要跟大家说明一下，这里的第一个形参直接使用HAL库自定义的IWDG_PRESCALER_64，即预分频系数为64，重装载值是500，所以可由公式得到Tout=64×500/32=1000ms，即溢出时间就是1s。只要你在一秒钟之内，有一次写0XAAAA到IWDG_KR，就不会导致看门狗复位（当然写入多次也是可以的）。这里需要提醒大家的是，看门狗的时钟不是准确的32Khz，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。

18.4 下载验证

下载代码后，可以看到LED0不停的闪烁，证明系统在不停的复位，否则LED0常亮。这时我们试试不停的按KEY_UP按键，可以看到LED0就常亮了，不会再闪烁。说明我们的实验是成功的。