STM32的看门狗

独立看门狗（IWDG）

IWDG简介

独立看门狗（Independent Watchdog，通常缩写为IWDG）主要作用是主要用于检测外界电磁干扰，或硬件****异常导致的程序跑飞问题。

• WDG本质上是一个12 位的递减计数器（滴答定时器24位递减计数器、通用定时器16位计数器）。当计数器的值从某个初始值开始递减，并一直减到0时，系统会产生一个复位信号（IWDG_RESET****）。CPU在接收到这个复位信号后，会重新启动系统，以确保系统从可能的错误或死锁状态中恢复。
• 在计数器的值减到0之前，如果程序通过特定的"喂狗"操作（即重置计数器的值）来刷新计数器，那么就不会产生复位信号 ，系统将继续正常运行。这种"喂狗"操作通常是由程序在正常运行时定期执行的，以确保IWDG不会因计数器超时而产生复位信号。
• 它使用专用的低速时钟（LSI）：40KHz作为时钟源，即使在主时钟发生故障时，IWDG仍然能够继续运行。IWDG 可以在停止模式 和待机模式 下工作，确保在这些模式下系统仍然受到保护。

IWDG工作原理及框图

说明： 时钟源：LSI（40KHz）十分不精确，经过预分频器。计数器进行递减计数，当计数器减到0后，会进行系统复位。要即使的"喂狗" - 设置自动重装载的值。

IWDG的寄存器

• 键寄存器(IWDG_KR) - 控制寄存器

• 在寄存器中不写0和1的原因？

在独立看门狗（Independent Watchdog Timer, IWDG）中，键寄存器（Key Register）的写入值被严格限制为特定值（如 0xAAAA、0x5555 或 0xCCCC），而不允许直接写入 0 或 1 。这种设计的核心目的是通过硬件层面的安全机制，防止因软件错误或意外操作导致看门狗被错误配置或失效。以下是具体原因和机制：

关键点	说明
安全设计	通过硬件限制写入值，防止意外操作或恶意篡改。
硬编码逻辑	仅响应特定"密码"值（如 0xAAAA、0x5555），其他值无效。
流程控制	强制按顺序操作（解锁→配置→锁定），避免配置错误。
抗干扰能力	程序跑飞时，随机写入 0 或 1 不会干扰看门狗运行。

启动看门狗后就不能随便弃养

• 预分频寄存器**(IWDG_PR)**

• 重装载寄存器**(IWDG_RLR）**

• 状态寄存器**(IWDG_SR)**

IWDG库函数

• HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)

-------这个函数内部代码的执行逻辑：

1. 开启看门狗

2. 配置预分频寄存器和重装载寄存器

3.进行"喂狗" - 配置KEY寄存器

• HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)

------- 这个函数是进行"喂狗" - 自动重装载值得函数。

溢出时间计算 和 IWDG配置步骤

溢出时间计算

• 公式：

• 最大时间和最小时间：

配置步骤

小实验：独立看门狗喂狗实验

实验目的

配置 IWDG 溢出时间为 1 秒（根据表格中最长的溢出时间，来选择psc和rl的值）（psc =32，rl（arr）= **1250）**左右，并验证未及时喂狗时系统将被复位。

硬件清单

开发板、ST-Link、USB转TTL

• 控制**/状态寄存器(RCC_CSR)**

文件代码

• iwdg.c文件代码

#include "iwdg.h"
//初始化看门狗
 IWDG_HandleTypeDef iwdg_handle = {0};
void iwdg_init(uint8_t psc,uint16_t rlr){
   
    iwdg_handle.Init.Prescaler = psc;
    iwdg_handle.Init.Reload = rlr;
    iwdg_handle.Instance = IWDG;
    
    HAL_IWDG_Init(&iwdg_handle);
}

void iwdg_feed(void){
    
    HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handle);
}

• iwdg.h文件代码

#ifndef __IWDG_H__
#define __IWDG_H__
#include "stm32f1xx.h"

void iwdg_init(uint8_t psc,uint16_t rlr);
void iwdg_feed(void);

#endif

• main.c文件代码

实验1：0.5s进行一次喂狗

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "iwdg.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    uart1_init(115200);
    printf("hello,world");
    iwdg_init(IWDG_PRESCALER_32,1250);
    
    printf("狗e了，该喂狗了\n");
    
    while(1)
    {  
        delay_ms(500);    //时间溢出时间是1s，这里计0.5s时，进行重装载值。喂狗
        iwdg_feed();
        printf("狗子喂饱了\n");
    }
}

实验2：检测是不是由看门狗引起的系统复位

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "iwdg.h"


int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    uart1_init(115200);
    printf("hello,world");
    iwdg_init(IWDG_PRESCALER_64,625);
    
    printf("狗e了，该喂狗了\n");
    
    if(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET){
        printf("这是由于看门狗饿了引起的复位！！！\n");
        __HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();
    }else
        printf("其他复位！！！\n");
        
    
    while(1)
    {  
        delay_ms(2000);    //时间溢出时间是1s，这里计0.5s时，进行重装载值。喂狗
        iwdg_feed();
        printf("狗喂饱了\r\n");
    }
        
}

注意事项和出现的问题：

当进行1s的时间溢出时，分频写32，rlr写1250时。在while循环中延时函数Delay_ms(1500),不会进行系统复位。

解决方案1：psc = 64，rlr = 625。

**原因:**分频系数越高，输出时钟频率越低，对晶振稳定性的要求越低。（晶振有优劣）

解决方案2 ：在iwdg_init(IWDG_PRESCALER_32,1250) 前后加上20ms的延时函数

**好处：**外设初始化稳定了，电源电压稳定了，时钟源稳定了，各种外设可能一定的时间才能稳定，没有延时可能导致时序问题，造成看门狗没有正常的初始化。

窗口看门狗（WWDG）

WWDG简介

窗口看门狗用于监测单片机程序运行时效是否精准，主要检测软件异常，一般用于需要精准检测程序运行时间的场合。

• 窗口看门狗的本质是一个能产生系统复位信号 和提前唤醒中断的 6位计数器。
• 在窗口期内 重装载计数器的值，防止复位，也就是所谓的 喂狗。

产生复位条件：

• 当递减计数器值从0x40 减到 0x3F 时复位（即T6位跳变到0）；
• 计数器的值大于W[6:0] 值时喂狗会复位。

产生中断条件：

• 当递减计数器等于 0x40 时 可产生提前唤醒中断 (EWI) 。

0x40的来源：
看门狗是一个6位的计数器：但控制寄存器有7位，最高的当计数器的值减到0时，控制寄存器中的数100，000转换成二进制就是0x40。

0x3F的来源：

当看门狗计控制寄存器的第7位由1减到0时，000，000对应的二进制就是0x30。

WWDG****工作原理及框图

简图：

框图：

工作原理：

1. 时间窗口定义

   • 窗口看门狗设定了一个允许喂狗的时间区间，通常由两个关键参数决定：

     • 窗口起点（T_start）：计数器从初始值递减到某一阈值后，允许开始喂狗。

     • 窗口终点（T_end）：计数器归零前必须完成喂狗的最后时刻。

   • 例如，若计数器初始值为0x7F（127），窗口起点可能设为**0x40** （64），终点为**0x3F**（63）时触发复位。

2. 强制复位条件

   • 过早喂狗：在计数器值高于窗口起点时（如未进入窗口期）进行喂狗，触发复位。

   • 过晚喂狗：计数器递减至窗口终点后仍未喂狗，触发复位。

   • 正常喂狗：仅在计数器处于窗口期（T_start到T_end之间）时喂狗有效，重置计数器。

3. 计数器递减机制

   • 窗口看门狗的计数器通常由系统时钟驱动，逐周期递减。

   • 若未及时喂狗，计数器溢出（例如从0x40减到0x3F）后触发复位。

WWDG****寄存器介绍

• 控制寄存器**(WWDG_CR)**

• 配置寄存器**(WWDG_CFR)**

• 状态寄存器**(WWDG_SR)**

WWDG****函数介绍

• HAL_WWDG_Init(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)

• void HAL_WWDG_MspInit(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)

• void HAL_WWDG_IRQHandler(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)

• HAL_WWDG_Refresh(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)

WWDG****溢出时间计算

WWDG****配置步骤

小实验：窗口看门狗喂狗实验

实验目的

开启窗口看门狗，计数器值设置为 0X7F ，窗口值设置为 0X5F，预分频系数为****8 。

计算出：

• T[6:0]-W[6:0]到窗口的时间： 29.13ms；
• W[6:0] -0x3F的时间：58.25ms。

实验现象：

• 在****while 循环里喂狗 ，同时翻转 LED1****状态；
• 在提前唤醒中断服务函 数进行喂狗 ，同时翻转****LED2 状态。

硬件清单

上官二号、ST-Link、USB转TTL

文件代码

• wwdg.c文件代码

#include "wwdg.h"
#include "led.h"

WWDG_HandleTypeDef wwdg_handle = {0};
void wwdg_init(uint8_t tr,uint8_t wr,uint32_t psc){
    
    wwdg_handle.Instance = WWDG;
    wwdg_handle.Init.Prescaler = psc;                  //预分频器的值
    wwdg_handle.Init.Counter = tr;                     //计数器的值
    wwdg_handle.Init.EWIMode = WWDG_EWI_ENABLE;       //提前唤醒中断
    wwdg_handle.Init.Window = wr;                      //窗口的值
  
    HAL_WWDG_Init(&wwdg_handle);
}
//配置MSP函数初始化MCU的相关外设
void HAL_WWDG_MspInit(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg){
    if(hwwdg->Instance ==WWDG){                     //判断这个函数是否被占用
    __HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE();
    
    HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn,2,2);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn);
    }
}

//配置中断服务函数
void WWDG_IRQHandler(void){
    HAL_WWDG_IRQHandler(&wwdg_handle);
}
//中断回调函数
void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg){
    if(hwwdg->Instance == WWDG){
        wwdg_feed();
        led2_toggle();
    }
}
//喂狗函数
void wwdg_feed(void){
   HAL_WWDG_Refresh(&wwdg_handle); 
}

• wwdg.h文件代码

#ifndef __WWDG_H__
#define __WWDG_H__
#include "stm32f1xx.h"

void wwdg_feed(void);
void wwdg_init(uint8_t tr,uint8_t wr,uint32_t psc);

#endif

• main.c文件代码

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "wwdg.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    uart1_init(115200);
    printf("hello,world");
    wwdg_init(0x7f,0x5f,WWDG_PRESCALER_8);
    
    if(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_WWDGRST) != RESET){
        printf("窗口看门狗复位 \n");
        __HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();
    }else
        printf("其他复位！！！\n");
    
    while(1)
    { 
        delay_ms(30);
        wwdg_feed();
        led1_toggle();
    }
}

IWDG与WWDG的区别

|-------------|------------------------|-----------------------|
| 对比点 | 独立看门狗 | 窗口看门狗 |
| 时钟源 | 独立时钟， LSI (40KHz) ，不精确 | PCLK1 （ 36MHz ），精确 |
| 复位条件 | 递减计数到 0 | 窗口期外喂狗或减到 0x3F |
| 中断 | 无 | 计数值减到 0x40 可 产生中断 |
| 递减计数器位数 | 12 位（最大计数范围： 4096~0 ） | 7 位（最大计数范围： 127~63 ） |
| 喂狗方式 | 写入键寄存器，重装固定值 RLR 直接 | 直接写入计数器，写多少重装多少 |
| 应用场合 | 防止程序跑飞，死循环，死机 | 检测程序时效，防止软件异常 |