第十一章 独立看门狗（IWDG）实验
[mw_shl_code=c,true]1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板
2.软件平台：MDK5.1
3.固件库版本：V1.4.0[/mw_shl_code]
这一章，我们将向大家介绍如何使用STM32F4的独立看门狗（以下简称IWDG）。STM32F4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DS0提示复位状态。本章分为如下几个部分：
11.1 STM32F4独立看门狗简介
11.2 硬件设计
11.3 软件设计
11.4 下载验证
11.1 STM32F4独立看门狗简介
STM32F4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15~47Khz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。
独立看门狗有几个寄存器与我们这节相关，我们分别介绍这几个寄存器，首先是关键字寄存器IWDG_KR，该寄存器的各位描述如图11.1.1所示：
图11.1.1 IWDG_KR寄存器各位描述
在关键字寄存器(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，只要关键字寄存器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。
接下来，我们介绍预分频寄存器（IWDG_PR），该寄存器用来设置看门狗时钟的分频系数，最低为4，最高位256，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。预分频寄存器各位定义如图11.1.2所示：
图11.1.2 IWDG_ PR寄存器各位描述
在介绍完IWDG_PR之后，我们介绍一下重装载寄存器IWDG_RLR。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，但是只有低12位是有效的，该寄存器的各位描述如图11.1.3所示：
图11.1.3 IWDG_RLR重装载寄存器各位描述
只要对以上三个寄存器进行相应的设置，我们就可以启动STM32F4的独立看门狗。独立看门狗相关的库函数操作函数在文件stm32f4xx_iwdg.c和对应的头文件stm32f4xx_iwdg.h中。
接下来我们讲解一下通过库函数来配置独立看门狗的步骤：
1）取消寄存器写保护（向IWDG_KR写入0X5555）
通过这步，我们取消IWDG_PR和IWDG_RLR的写保护，使后面可以操作这两个寄存器,
设置IWDG_PR和IWDG_RLR的值。这在库函数中的实现函数是：
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
这个函数非常简单，顾名思义就是开启/取消写保护，也就是使能/失能写权限。
2）设置独立看门狗的预分频系数和重装载值
设置看门狗的分频系数的函数是：
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler); //设置IWDG预分频值
设置看门狗的重装载值的函数是：
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload); //设置IWDG重装载值
设置好看门狗的分频系数prer和重装载值就可以知道看门狗的喂狗时间（也就是看门狗溢出时间），该时间的计算方式为：
Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40
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，rlr值为625，那么就可以得到Tout=64×625/40=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40Khz，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。
3）重载计数值喂狗（向IWDG_KR写入0XAAAA）
库函数里面重载计数值的函数是：
IWDG_ReloadCounter(); //按照IWDG重装载寄存器的值重装载IWDG计数器
通过这句，将使STM32重新加载IWDG_RLR的值到看门狗计数器里面。即实现独立看门狗的喂狗操作。
4) 启动看门狗(向IWDG_KR写入0XCCCC)
库函数里面启动独立看门狗的函数是：
IWDG_Enable();
//使能IWDG
通过这句，来启动STM32F4的看门狗。注意IWDG在一旦启用，就不能再被关闭！想要关闭，只能重启，并且重启之后不能打开IWDG，否则问题依旧，所以在这里提醒大家，如果不用IWDG的话，就不要去打开它，免得麻烦。
通过上面4个步骤，我们就可以启动STM32F4的看门狗了，使能了看门狗，在程序里面就必须间隔一定时间喂狗，否则将导致程序复位。利用这一点，我们本章将通过一个LED灯来指示程序是否重启，来验证STM32F4的独立看门狗。
在配置看门狗后，DS0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DS0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DS0熄灭一次。
11.2 硬件设计
本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯DS0
2） KEY_UP按键
3） 独立看门狗
前面两个在之前都有介绍，而独立看门狗实验的核心是在STM32F4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DS0来指示的。
11.3 软件设计
我们直接打开光盘的独立看门狗实验工程，可以看到工程里面新增了文件iwdg.c，同时引入了头文件iwdg.h。同样的道理，我们要加入固件库看门狗支持文件stm32f4xx_iwdg.h和stm32f4xx_iwdg.c文件。
iwdg.c里面的代码如下：
#include "iwdg.h"
//初始化独立看门狗
//prer:分频数:0~7(只有低3位有效!) rlr:自动重装载值,0~0XFFF.
//分频因子=4*2^prer.但最大值只能是256!
//rlr:重装载寄存器值:低11位有效.
//时间计算(大概):Tout=((4*2^prer)*rlr)/32
(ms).
void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr)
{
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
//取消寄存器写保护
IWDG_SetPrescaler(prer);
//设置IWDG分频系数
IWDG_SetReload(rlr); //设置IWDG装载值
IWDG_ReloadCounter();
//reload
IWDG_Enable(); //使能看门狗
}
//喂独立看门狗
void IWDG_Feed(void)
{
IWDG_ReloadCounter();//reload
}
该代码就2个函数，void
IWDG_Init(u8 prer，u16 rlr)是独立看门狗初始化函数，就是按照上面介绍的步骤来初始化独立看门狗的。该函数有2个参数，分别用来设置预分频数与重装载寄存器的值的。通过这两个参数，就可以大概知道看门狗复位的时间周期为多少了。其计算方式上面有详细的介绍，这里不再多说了。
void IWDG_Feed(void)函数，该函数用来喂狗，因为STM32的喂狗只需要向关键字寄存器写入0XAAAA即可,也就是调用库函数IWDG_ReloadCounter()，所以这个函数也是很简单的。
iwdg.h内容比较简单，主要是一些函数申明，这里我们忽略不讲解。
接下来我们看看主函数，主程序里面我们先初始化一下系统代码，然后启动按键输入和看门狗，在看门狗开启后马上点亮LED0（DS0），并进入死循环等待按键的输入，一旦KEY_UP有按键，则喂狗，否则等待IWDG复位的到来。该部分代码如下：
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
delay_init(168); //初始化延时函数
LED_Init(); //初始化LED端口
KEY_Init();
//初始化按键
delay_ms(100); //延时100ms
IWDG_Init(4,500);
//与分频数为64,重载值为500,溢出时间为1s
LED0=0; //先点亮红灯
while(1)
{
if(KEY_Scan(0)==WKUP_PRES)//如果WK_UP按下,则喂狗
{
IWDG_Feed();//喂狗
}
delay_ms(10);
};
}
上面的代码，鉴于篇幅考虑，我们没有把头文件给列出来（后续实例将会采用类同的方式处理），因为以后我们包含的头文件会越来越多，大家想看，可以直接打开光盘相关源码查看。至此，独立看门狗的实验代码，我们就全部编写完了，接着要做的就是下载验证了，看看我们的代码是否真的正确。
11.4 下载验证
在编译成功之后，我们就可以下载代码到探索者STM32F4开发板上，实际验证一下，我们的程序是否正确。下载代码后，可以看到DS0不停的闪烁，证明程序在不停的复位，否则只会DS0常亮。这时我们试试不停的按KEY_UP按键，可以看到DS0就常亮了，不会再闪烁。说明我们的实验是成功的。
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发表于 2014-12-6 11:06:08
