AT32讲堂019 | 如何使用AT32 MCU WDT和WWDT

看门狗简介 

看门狗通常用来提高系统的稳定性。当因为一些特殊的情况导致程序跑飞，或者运行逻辑错误，而没 有及时喂狗时，看门狗会将MCU重新复位，以达到自动从异常中恢复的效果。建议用户在所有应用中都使用看门狗，以提高系统稳定性。

AT32单片机有两个看门狗：看门狗（WDT）和窗口看门狗（WWDT）：

• 看门狗（WDT）：一个12位的递减计数器，当计数器从某个值递减到0的时候，系统会产生复位，如果在计数器递减到0之前刷新了递减计数器，那么就不会产生复位。
• 窗口看门狗（WWDT）：一个7位的递减计数器，当计数器从某个值递减到0x3F的时候，系统会产生复位，如果在规定时间刷新了计数器（窗口时间内），那么就不会产生复位。

各个型号差异

各型号的窗口看门狗（WWDT）相同，程序兼容。

各型号的看门狗（WDT）基本功能相同，只是各个型号之间，可能去掉了更高级的窗口功能或者低功耗下可选的停止运行功能，其余功能相同并且程序兼容。

表1. 各型号看门狗（WDT）差异√：表示支持该功能，且功能相同。×：表示不支持该功能。

使用场景对比

看门狗（WDT）和窗口看门狗（WWDT）作为两种不同类型的看狗，有着不用的适用环境。图1. WDT与WWDT使用场景对比

特点对比

图2. WDT与WWDT特点对比

看门狗WDT 

寄存器访问

状态寄存器看门狗功能位于两个不同的区域，寄存器部分位于1.2V电压域，计数逻辑部分位于VDD电压域，所以看门狗能够在SLEEP、DEEPSLEEP、STANDBY模式下运行。

对看门狗寄存器的写操作位于1.2V电压域，所以当写了寄存器之后，还需要将寄存器值同步到VDD电压域。每一个寄存器都有一个同步标志指示同步操作是否完成。每一次同步时间最多需要4个LICK时钟，大约125us。当写了寄存器之后对应的同步标志自动置1，当同步完成了之后标志自动清0，在同步标志清零之前，不允许再写此寄存器。

图3. 看门狗框图

RLDF：当该位为1时，表示重装载值的同步正在进行中；当为0时，表示该过程执行完成。

DIVF：当该位为1时，表示预分频器值的同步正在进行中；当为0时，表示该过程执行完成。WINF：当该位为1时，表示窗口值的同步正在进行中；当为0时，表示该过程执行完成。

标志获取函数：

寄存器写保护

看门狗寄存器受到写保护，在写寄存器前需要先解锁写保护，写命令寄存器CMD=0x5555解锁写保护。当写一个其他值，将重新开启读保护。受读保护的寄存器如下表所示：表2. 看门狗寄存器

寄存器解锁写保护函数：

时钟结构

图4. 看门狗时钟

看门狗计数器由LICK时钟驱动，经过8位的预分频器得到递减计数器时钟。LICK是内部RC时钟，其典型值为40kHz，范围为30kHz~60kHz之间（详情请见对应型号的数据手册）。所以超时时间也是在一定区间内，使用时应注意在超时时间配置上应该留有余量，如果需要获得较为精确的看门狗超时时间，可以先通过定时器测量出LICK频率，然后再根据实际的LICK频率计算超时时间。

通过寄存器DIV[2：0]配置配置不同的预分频值，可配置预分频值为4、8、16、32、64、128、256。

分频设置函数：

 

计数器

看门狗的计数器是一个12位的递减计数器，最大值为0xFFF。当开启看门狗后，计数值将从设定的值开始递减，当递减到0时，产生系统复位。图5. 看门狗重载

计数值通过重载寄存器RLD设置，在分频值确定的情况下，该值的大小决定了看门狗复位的时间长 短，每当往命令寄存器WDT_CMD写入0xAAAA时，该寄存器的值便会更新到递减计数器中（此操作通常称为喂狗），喂狗的操作需要在计数器递减到0之前进行，不然会发生复位。

看门狗复位时间计算如下：

表3. 看门狗复位时间（LICK=40kHz）

重载值设置函数：

重载看门狗计数器（喂狗）函数：

窗口功能

当WIN[11：0]设置为非默认值（0xFFF）将开启窗口功能。当在计数值大于窗口值时重载计数器值将会产生系统复位，例如将WIN值设置成800时允许重载的窗口时间如下图所示。图6. 窗口功能

窗口设置函数：

低功耗停止计数

看门狗能够在SLEEP、DEEPSLEEP、STANDBY模式下运行，用户可选择进入DEEPSLEEP、STANDBY模式后计数器是否停止计数，可由用户系统数据区中的nWDT_DEPSLP、nWDT_STDBY位配置。

如果设置了停止计数，当进入了DEEPSLEEP、STANDBY模式后，看门狗计数器停止递减，意味着看门狗在这两种低功耗模式下不会发生复位，当从这两种模式唤醒后，计数器从进入时的值继续递减。

图7. 低功耗停止计数功能

用户系统数据擦除函数：

用户系统数据配置函数：

低功耗停止功能使用示例：

启动看门狗

看门狗启动方式分为硬件启动和软件启动，当看门狗启动了之后不能被关闭，除非发生复位。

软件启动方式

向命令寄存器写入0xCCCC，启用看门狗。

看门狗软件使能函数：

硬件启动方式

硬件启动则需通过配置用户系统数据区的nWDT_ATO_EN位来实现，使能硬件看门狗后，看门狗将在上电复位后自动开始运行。

硬件启动看门狗使用示例：

使用方法

看门狗一般用于检测程序跑飞或者死循环，比如一个正常的程序运行完的时间是10ms，可以设置看门狗超时的时间为20ms，当程序运行完便立即进行喂狗操作，这样便不会产生复位，超过20ms还未喂狗时，说明产生了故障，此时会复位MCU。

例如：要设置WDT超时时间为20ms，那么可以设置预分频值为4，计数值为200

配置步骤：1. 禁止寄存器写保护

2. 设置预分频值为4

3. 设置重载值为200

4. 启用看门狗

5. 在应用程序中重载计数器

窗口看门狗WWDT 

窗口看门狗（WWDT）主要作用是用来检测软件逻辑是否按照预期执行，其喂狗时间是一个有上下范围内，可以通过相关的寄存器，设定其上限时间和下限时间，喂狗的时间不能过早也不能过晚（当递减计数器的值小于0x40，或者当递减计数器在窗口外被刷新时产生复位）。

时钟结构

图8. 窗口看门狗时钟

窗口看门狗时钟由APB1时钟分频而来，由于APB1_CLK的精确性，因此窗口看门狗时间精度很高。APB1时钟先经过4096分频后，再送到预分频器，最后提供给7位递减计数器CNT[6:0]。可以配置不同的预分频值来获得不同的时钟，通过DIV[1：0]可配置预分频值取值范围为1、2、4、8。

分频设置函数：

计数器

窗口看门狗的计数器是一个7位的递减计数器，最大值为0x7F，当开启看门狗后，计数值将从设定的值开始递减，当递减到0x3F时，产生系统复位。

表4. 窗口看门狗复位时间（PCLK=72MHz）

计数值设置函数：

窗口功能

窗口的值（WIN[6：0]）可以自由设定，最大值为（0x7F），最小值必须大于下窗口的0x40，所以取值范围为64~127（即：0x40~0x7F）；只有当递减计数器的值小于等于窗口值时，才允许刷新递减计数器，否则将会产生复位。

为了便于喂狗，应用程序也可以利用重载计数器中断（RLDIEN）进行喂狗。当递减计数器到达0x40时，则产生中断，在相应的中断服务程序中重新设置计数器。

图9. 窗口功能

如上图所示当配置窗口值为0x4F时，不允许刷新的窗口为0x7F~0x50，允许刷新的窗口为0x4F~0x40。

重载标志清除函数：

重载标志获取函数：

重载中断使能函数：

窗口设置函数：

看门狗使能

设置WWDTEN=1使能窗口看门狗，当窗口看门狗被打开后不能被关闭，直到复位。为了避免使能看门狗后立即发生复位，在使能看门狗时，应该同时配置看门狗计数值。窗口看门狗使能函数：

使用方法

窗口看门狗一般用于检测逻辑运行是否正常，比如一个正常的程序执行完的时间是10ms，当程序在10ms以前执行完说明出现了逻辑错误，可以设置看门狗窗口值为9ms，当程序在9ms以前进行喂狗时，说明程序产生了故障，此时会产生一个复位。

例如：当PCLK1=36MHz时，要设置WWDT超时时间为9ms，那么可以设置预分频值为4，总的分频为 4x4096=16384。计数值为127，窗口值为108，此时从计数值减到窗口值时间约为9.1ms。

所以允许喂狗时间为9.1~29.1ms，不允许喂狗时间为0~9.1ms。

配置步骤：

1. 开启窗口看门狗APB1时钟

2. 设置预分频值为4，总的分频为4096x4=16384

3. 设置窗口值为108

4. 启用看门狗

5. 在应用程序中重载计数器

备注：需要在0x3F<递减计数器<=窗口值执行

案例 看门狗WDT使用 

功能简介

演示看门狗（WDT）功能使用。

资源准备

1) 硬件环境:对应产品型号的AT-START BOARD

2) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\wdt\wdt_reset

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境（例如IAR6/7,keil 4/5）进行简单修改即可。

软件设计

1) 配置流程

• 初始化看门狗
• 在主程序中喂狗

2) 代码介绍

• main函数代码描述

实验效果

• 正常运行时看门狗不会复位，当按下按键后，停止喂狗，导致MCU复位。
• 复位后，如果检查到是看门狗复位则LED4点亮，否则LED4不亮。

案例 窗口看门狗WWDT使用 

功能简介

演示窗口看门狗（WWDT）功能使用。

资源准备

1) 硬件环境:对应产品型号的AT-START BOARD

2) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\wwdt\wwdt_reset

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境（例如IAR6/7,keil 4/5）进行简单修改即可。

软件设计

1) 配置流程

• 初始化窗口看门狗
• 在主程序中喂狗

2) 代码介绍

• main函数代码描述

实验效果

• 正常运行时窗口看门狗不会复位，当按下按键后，停止喂狗，导致MCU复位。
• 复位后，如果检查到是窗口看门狗复位则LED4点亮，否则LED4不亮。

关于雅特力雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推动全球市场32位微控制器(MCU)创新趋势的芯片设计公司，专注于ARM Cortex-M4/M0+的32位微控制器研发与创新，全系列采用55nm先进工艺及ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗内核，缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，并支持工业级别芯片工作温度范围（-40°~105°）。雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例：如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。