独立看门狗IWDG原理详解

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。
IWDG 本质上是一个 12位的递减计数器。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）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。

工作原理

IWDG寄存器详解

IWDG的寄存器配置直接影响看门狗的工作模式和行为。

IWDG关键寄存器

KR（Key Register）

地址偏移：0x00
功能：写入特定值（0xAAAA、0x5555或0xCCCC）控制IWDG的行为。
- 0xAAAA：重载计数器（喂狗）。
- 0x5555：允许访问PR和RLR寄存器。
- 0xCCCC：启动看门狗（一旦启动无法停止）。

PR（Prescaler Register）

地址偏移：0x04
功能：设置预分频系数，决定计数器时钟频率。
- 位域：PR[2:0]，支持4/8/16/32/64/128/256分频。
- 公式：计数器时钟 = LSI（40kHz） / 预分频值。

RLR（Reload Register）

地址偏移：0x08
功能：设置重载值（12位有效），决定超时时间。
- 公式：超时时间 = (RLR + 1) × (预分频值 / LSI频率)。

SR（Status Register）

地址偏移：0x0C
功能：状态标志位。
- PVU：预分频值更新中（1表示忙）。
- RVU：重载值更新中（1表示忙）。

配置步骤

解锁寄存器

向KR写入0x5555，允许修改PR和RLR。
设置预分频值

写入PR寄存器，例如PR=4（64分频）。
设置重载值

写入RLR寄存器，例如RLR=625（超时约1秒）。
启动看门狗

向KR写入0xCCCC，IWDG开始计数。
定期喂狗

在超时前向KR写入0xAAAA，防止复位。

注意事项

IWDG一旦启动无法通过软件关闭，只能通过复位或电源周期停止。

调试模式下需配置DBGMCU寄存器，避免看门狗触发。

LSI时钟可能存在偏差，需根据实际校准值调整超时时间。

IWDG库函数

IWDG（独立看门狗）库函数概述

通过库函数配置IWDG，可以设定超时时间并定期"喂狗"以复位计数器。以下为基于STM32标准外设库或HAL库的常用函数及用法。

初始化IWDG函数

c 复制代码

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

参数：hiwdg 是指向 IWDG_HandleTypeDef 结构体的指针，包含看门狗的配置信息。
返回值 ：HAL_StatusTypeDef 枚举值，表示初始化状态（如 HAL_OK、HAL_ERROR 等）。

IWDG_HandleTypeDef 结构体

cpp 复制代码

typedef struct {
  IWDG_TypeDef         *Instance;  /* IWDG 寄存器基地址 */
  IWDG_InitTypeDef     Init;       /* IWDG 初始化参数 */
} IWDG_HandleTypeDef;

示例代码

cpp 复制代码

#include "stm32f4xx_hal.h"

IWDG_HandleTypeDef hiwdg;

void IWDG_Init(void) {
  hiwdg.Instance = IWDG;
  hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_32;
  hiwdg.Init.Reload = 0xFFF;
  if (HAL_IWDG_Init(&hiwdg) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

void main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  IWDG_Init();
  
  while (1) {
    HAL_Delay(1000);
    HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
  }
}

喂狗（刷新计数器）函数

需在超时前调用喂狗函数，否则系统复位。

c 复制代码

HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);

看门狗计数器会不断递减，若在计数器归零前未调用 HAL_IWDG_Refresh，系统会被强制复位。刷新操作通过向 IWDG_KR 寄存器写入 0xAAAA（即"喂狗"），将重载值（IWDG_RLR）重新加载到计数器。

示例代码

c 复制代码

IWDG_HandleTypeDef hiwdg;

void IWDG_Init(void) {
    hiwdg.Instance = IWDG;
    hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_256;  // 预分频值
    hiwdg.Init.Reload = 4095;                   // 重载值
    HAL_IWDG_Init(&hiwdg);
}

int main(void) {
    HAL_Init();
    IWDG_Init();
    while (1) {
        HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
        HAL_Delay(500);  // 刷新间隔需小于超时时间
    }
}

IWDG溢出时间计算

LSI 时钟频率并不精确， RC 频率会在 30kHz 到 60kHz 之间变化， F1 用 40kHz 进行计算即可。

实际应用中公式中的+1或不+1都无所谓，因为是粗略的