STM32F1独立看门狗原理及代码讲解

e芯凌

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，系统复位，程序重新执行。

STM32内置两个看门狗，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。

独立看门狗功能描述

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。

键值寄存器IWDG_KR: 0~15位有效

预分频寄存器IWDG_PR：0~2位有效。具有写保护功能，要操作先取消写保护

重装载寄存器IWDG_RLR：0~11位有效。具有写保护功能，要操作先取消写保护。

状态寄存器IWDG_SR：0~1位有效

溢出时间计算：

   Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40 （M3)

时钟频率LSI=40K， 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

Tout单位是ms

Tout公式是最终的式子，要弄清楚式子中的各成员的含义，就要从根源开始推倒和理解。首先是溢出时间Tout(超时时间)=(IWDG_RLR寄存器对应的装载数值) * (看门狗时钟周期)
看门狗时钟周期=1/freq。 (freq为8位预分频器的值，递减计数器所用到的时钟频率）独立看门狗由专用的低速时钟(LSI)驱动，LSI频率是40K。所以freq=40*预分频系数，预分频系数与预分频因子互为倒数，所以freq=40/预分频因子。

Tout公式中的prer是IWDG_PR寄存器中位2:0的十进制值。根据手册中该寄存器的配置关系是：000对应4分频，001对应8分频，010对应16分频.....由此得出预分频因子与prer的值关系是：预分频因子=4*2^prer=2^(prer+2)。

Tout公式中rlr是重装载寄存器IWDG_RLR所对应的重装载数值。

所以Tout=rlr*看门狗时钟周期=rlr*(1/freq)=rlr*(1/(40*预分频系数))=rlr*(1/(40/预分频因子))=rlr*(1/(40/(4*2^prer)))=rlr*((2^(prer+2))/40)=((4*2^prer)*rlr)/40

这个式子就是这么来的，原理很容易理解，就是总时间(溢出时间)=每次递减计数的周期*递减计数的次数。然后根据重装载寄存器IWDG_RLR和预分频寄存器IWDG_PR计算出周期和次数，然后相乘就得出结果了。

IWDG独立看门狗操作库函数

1. void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess);//取消写保护：0x5555使能
   
2. void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler);//设置预分频系数：写PR
   
3. void IWDG_SetReload(uint16_t Reload);//设置重装载值：写RLR
   
4. void IWDG_ReloadCounter(void);//喂狗：写0xAAAA到KR
   
5. void IWDG_Enable(void);//使能看门狗：写0xCCCC到KR
   
6. FlagStatus IWDG_GetFlagStatus(uint16_t IWDG_FLAG);//状态：重装载/预分频 更新
   

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独立看门狗操作步骤

①   取消寄存器写保护：

     IWDG_WriteAccessCmd();

②    设置独立看门狗的预分频系数，确定时钟:

    IWDG_SetPrescaler();

③    设置看门狗重装载值，确定溢出时间:

   IWDG_SetReload();

④    使能看门狗

   IWDG_Enable();

⑤    应用程序喂狗:

  IWDG_ReloadCounter();

溢出时间计算：

  Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40 （M3)

iwdg.h

1. #ifndef __WDG_H___
   
2. #define __WDG_H___
   
3. 
   
4. #include "sys.h"//顶层头文件
   
5. 
   
6. void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr);
   
7. void IWDG_Feed(void);
   
8. 
   
9. 
   
10. #endif
    

复制代码

iwdg.c

1. #include "iwdg.h"
   
2. 
   
3. void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr)
   
4. {
   
5.         IWDG_WriteAccessCmd( IWDG_WriteAccess_Enable);
   
6.         IWDG_SetPrescaler(prer);
   
7.         IWDG_SetReload(rlr);
   
8.         IWDG_ReloadCounter();
   
9. 
   
10.         IWDG_Enable();
    
11. 
    
12. 
    
13. }

复制代码

main.c

1. #include "led.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "key.h"
   
4. #include "sys.h"
   
5. #include "beep.h"
   
6. #include "iwdg.h"
   
7. 
   
8. int main(void)
   
9. {
   
10.         vu8 key=0;       
    
11.         delay_init();                     //延时函数初始化          
    
12.         LED_Init();                                  //初始化与LED连接的硬件接口
    
13.         //BEEP_Init();                 //初始化蜂鸣器端口
    
14.         KEY_Init();                 //初始化与按键连接的硬件接口
    
15.          
    
16.         delay_ms(200);
    
17.         LED0=0;                                        //先点亮红灯
    
18.          
    
19.         IWDG_Init(4,625);//1s
    
20.         while(1)
    
21.         {
    
22.                 if(KEY_Scan(0)==WKUP_PRES)
    
23.                 {
    
24.                         IWDG_ReloadCounter();//按键红灯一直亮，不按键红灯闪烁
    
25.                 }
    
26.         }
    
27. }

复制代码