《STM32H562开发指南 V1.0 》第十七章 独立看门狗（IWDG）实验

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第十七章 独立看门狗（IWDG）实验

1）实验平台：正点原子Mini STM32H562开发板

2）章节摘自【正点原子】STM32H562开发指南 V1.0

3）购买链接： https://detail.tmall.com/item.htm?id=753606659612

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/stm32/zdyz_stm32h562_mini.html

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本章我们学习如何使用STM32H5的独立看门狗（以下简称IWDG）。STM32H5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：
17.1 IWDG简介
17.2 硬件设计
17.3 程序设计
17.4 下载验证

17.1 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。

17.1.1 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17.1.1.1 IWDG框图

要实现本实验的功能，我们主要关注两个信号，iwdg_ker_ck和iwdg_out_rst。iwdg_ker_ck是IWDG的时钟源，来自于LSI（即内部低速振荡器，32KHz）。iwdg_ker_ck时钟信号经过一个可编程预分频器提供时钟给一个12位的递减计数器，满足条件就会输出一个复位信号（iwdg_out_rst）。
STM32H562的独立看门狗由内部专门的32KHz低速时钟（LSI）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29.4~33.6KHz之间的一个可变化的时钟（数据来自芯片数据手册），只是我们在估算的时候，以32KHz的频率来计算。独立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。

17.1.2 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：
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17.1.2.1所示：

图17.1.2.1 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。
预分频寄存器（IWDG_PR）
预分频寄存器描述如图17.1.2.2所示：

图17.1.2.2 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1024分频，该寄存器是一个32位的寄存器，但是我们只用了最低4位，其它都是保留位。
重载寄存器（IWDG_ RLR）

图17.1.2.3 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。

17.2 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）LED灯   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STM32H562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。

17.3 程序设计

17.3.1 IWDG的HAL库驱动
IWDG在HAL库中的驱动代码在stm32h5xx_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_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

复制代码

函数描述：
用于初始化IWDG。
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;

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1）Instance：指向IWDG寄存器基地址。
2）Init：IWDG初始化结构体，用于配置计数器的相关参数。
IWDG_InitTypeDef这个结构体类型定义如下：

1. typedef struct
   
2. {
   
3.   uint32_t Prescaler;          /* 预分频系数 */
   
4.   uint32_t Reload;             /* 重装载值 */
   
5.   uint32_t Window;             /* 窗口值 */
   
6. uint32_t EWI;               /* IWDG早期唤醒中是否唤醒以及比较器的值，设置为0表示关闭EWI */
   
7. } IWDG_InitTypeDef;

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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。
4）EWI：比较器的值。
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

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。
函数形参：
形参1是IWDG_HandleTypeDef结构体指针类型的IWDG句柄。
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);

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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。

17.3.2 程序流程图

图17.3.2.1 独立看门狗实验程序流程图

17.3.3 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. * [url=home.php?mod=space&uid=271674]@param[/url]       prer: IWDG_PRESCALER_4~IWDG_PRESCALER_1024,对应4~1024分频
   
4. *   @arg       分频因子 = 4 * 2^prer. 但最大值只能是1024!
   
5. * @param       rlr: 自动重装载值,0~0XFFF.
   
6. * [url=home.php?mod=space&uid=60778]@note[/url]        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 = IWDG;
    
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. }

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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.     HAL_Init();                                                  /* HAL库初始化 */
   
4.     HAL_ICACHE_Enable();                                   /* 使能指令缓存 */
   
5.     sys_stm32_clock_init(250, 4, 2, 2);               /* 系统时钟初始化, 250Mhz */
   
6.     delay_init(250);                                       /* 延时初始化 */
   
7.     usart_init(115200);                                    /* 串口初始化 */
   
8.     led_init();                                              /* LED初始化 */
   
9.     key_init();                                              /* 按键初始化 */
   
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. }

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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。

17.4 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。