STM32(二十六）——WDG看门狗

一、简介

•WDG（Watchdog）看门狗

•看门狗可以监控程序的运行状态，当程序因为设计漏洞、硬件故障、电磁干扰等原因，出现卡死或跑飞现象时，看门狗能及时复位程序，避免程序陷入长时间的罢工状态，保证系统的可靠性和安全性

•看门狗本质上是一个定时器，当指定时间范围内，程序没有执行喂狗（重置计数器）操作时，看门狗硬件电路就自动产生复位信号

•STM32内置两个看门狗

独立看门狗（IWDG）：独立工作，对时间精度要求较低

窗口看门狗（WWDG）：要求看门狗在精确计时窗口起作用

二、IWDG独立看门狗

IWDG框图

时钟与分频

时钟源：LSI（内部低速 RC 振荡器，典型频率 40kHz），不受系统时钟影响，保证独立性
预分频模块 ：8 位预分频器，由IWDG_PR寄存器配置分频系数（4/8/16/32/64/128/256）
作用：对 LSI 时钟分频，得到计数器计数时钟

计数与重装

12 位递减计数器：核心计数单元，从初始值向下计数，计到 0 时触发 IWDG 复位
12 位重装载寄存器IWDG_RLR：存储喂狗时的重载值，决定计数器溢出周期
重装载数值模块 ：在喂狗时将IWDG_RLR的值加载到递减计数器

控制与状态寄存器

键寄存器IWDG_KR：
- 写入0x5555：允许访问IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器
- 写入0xAAAA：喂狗（IWDG_RLR中的值重新加载到计数器）
- 写入0xCCCC：启动 IWDG（一旦启动，硬件无法停止，只能复位）
- 写入0x5555之外的其他值：启用IWDG_PR和IWDG_RLR的写保护
状态寄存器IWDG_SR：
- 位 0：PVU（预分频器更新忙标志）
- 位 1：RVU（重装载值更新忙标志）
- 用于判断寄存器配置是否完成

供电与独立性

看门狗功能位于VDD 供电区，即使系统进入停机 / 待机模式，仍能正常工作
1.8V 供电区存放配置寄存器，保证低功耗下配置不丢失

IWDG 超时时间

1、核心公式与表中数据对应

IWDG 超时时间计算公式：

TIWDG = TLSI × PR预分频系数 × (RL + 1)

TLSI = 1 / FLSI

TIWDG = 40000(RL $11:0$ +1)×预分频系数×1000 ms

最短时间 ：RL[11:0] = 0x000（即 RL=0），此时 Tmin=1/40000×1×预分频系数×1000 ms
最长时间 ：RL[11:0] = 0xFFF（即 RL=4095），此时 Tmax=1/40000×4096×预分频系数×1000 ms

数据验证（以预分频 / 64 为例）

最短时间：（1/40000）×1×64×1000=1.6 ms ✅
最长时间：（1/40000）×4096×64×1000=6553.6 ms ✅

2、完整参数对照表

表格

预分频系数	PR $2:0$ 位	最短时间 (ms) RL=0x000	最长时间 (ms) RL=0xFFF
/4	0	0.1	409.6
/8	1	0.2	819.2
/16	2	0.4	1638.4
/32	3	0.8	3276.8
/64	4	1.6	6553.6
/128	5	3.2	13107.2
/256	6 或 7	6.4	26214.4

3、关键使用要点

预分频系数越大，超时范围越宽：/256 分频时最长可达约 26.2 秒，适合需要长时间监控的场景
RL 值决定实际超时时间：实际项目中需根据主循环执行周期，选择合适 RL 值，保证喂狗频率大于超时频率
LSI 频率误差：表中基于 40kHz 理想值，实际 LSI 频率有 ±20% 误差，配置时需预留冗余
PR 寄存器配置：PR $2:0$ 为 6 或 7 时，预分频系数均为 / 256，需注意寄存器写入值

三、WWDG窗口看门狗

WWDG框图

时钟与分频

时钟源：PCLK1（来自 RCC 的 APB1 时钟），精度远高于 IWDG 的 LSI
看门狗预分频器（WDGTB） ：对 PCLK1 (框图中没画出来，在进行分频前硬件就已经对PCLK1 进行了12分频)进行分频（可配置为 1/2/4/8），为 6 位递减计数器提供计数时钟

核心寄存器

控制寄存器（WWDG_CR） ：
- WDGA：看门狗激活位（写 1 启动 WWDG，启动后无法软件关闭）
- T6~T0：7 位计数器（实际为 6 位递减计数器 + 第 6 位溢出位）
配置寄存器（WWDG_CFR） ：
- W6~W0：7 位窗口值，定义喂狗的窗口下限
- 额外包含预分频器配置位（WDGTB）和早期唤醒中断位（EWI）

比较与复位逻辑

比较器 ：实时比较计数器值T6:0与窗口值W6:0
- 当 T6:0 > W6:0 时，比较结果 = 1（喂狗过早）
复位触发条件 （满足任一即复位）：
1. 计数器第 6 位T6变为 0（计数器递减到 0x3F 以下，喂狗过晚）
2. 在T6:0 > W6:0时执行喂狗操作（喂狗过早）

WWDG工作特性

•递减计数器T $6:0$ 的值小于0x40时，WWDG产生复位

•递减计数器T $6:0$ 在窗口W $6:0$ 外被重新装载时，WWDG产生复位

•递减计数器T $6:0$ 等于0x40时可以产生早期唤醒中断（EWI），用于重装载计数器以避免WWDG复位

•定期写入WWDG_CR寄存器（喂狗）以避免WWDG复位

喂狗流程

启动计数 ：WWDG 启动后，计数器T[6:0]从初始值（大于W[6:0]）开始递减
不允许刷新阶段 ：计数器值仍大于W[6:0]，此时若执行喂狗操作，硬件会直接判定为 "喂狗过早" 并触发复位
进入刷新窗口 ：计数器递减至T[6:0] ≤ W[6:0]，此时进入合法喂狗窗口
合法喂狗 ：在刷新窗口内写入WWDG_CR，计数器重载为初始值，重新开始递减
超时复位 ：若未在窗口内喂狗，计数器继续递减至3Fh（T6 位变为 0），硬件判定为 "喂狗过晚"，触发系统复位

WWDG超时时间

T → W ：从启动到进入喂狗窗口前 的时间（这段时间不能喂狗，喂了就复位）
W → 0x3F ：真正的喂狗窗口（这段时间喂狗才合法）
T → 0x3F：总超时时间（从启动到复位的总时间）

公式：

4096的由来：

4096 = STM32 内置固定 12 分频，硬件自带
作用：把高速 PCLK1 变慢，让 WWDG 计时不至于太快
公式里必须乘它，因为算的是时间

超时时间：

TWWDG = TPCLK1 × 4096 × WDGTB预分频系数 × (T $5:0$ + 1)
•窗口时间：

TWIN = TPCLK1 × 4096 × WDGTB预分频系数 × (T $5:0$ - W $5:0$ )
•其中：TPCLK1 = 1 / FPCLK1