一文读懂STM32之独立看门狗/窗口看门狗的原理

一、独立看门狗

STM32的独立看门狗由内部专门的40Khz低速时钟驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。

看门狗的原理：单片机系统在外界的干扰下会出现程序跑飞的现象导致出现死循环，看门狗电路就是为了避免这种情况的发生。看门狗的作用就是在一定时间内（通过定时计数器实现）没有接收喂狗信号（表示MCU已经挂了），便实现处理器的自动复位重启（发送复位信号）。

在键值寄存器（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，只要键寄存器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。

只要对以上三个寄存器进行相应的设置，我们就可以启动STM32的独立看门狗，启动过程可以按如下步骤实现（独立看门狗相关的库函数和定义分布在文件stm32f10x_iwdg.h和stm32f10x_iwdg.c中）：

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）;

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：

voidIWDG_SetPrescaler（uint8_tIWDG_Prescaler）;//设置IWDG预分频值

设置看门狗的重装载值的函数是：

voidIWDG_SetReload（uint16_tReload）;//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STM32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。

/**

*初始化独立看门狗

*prer：分频数：0~7（只有低3位有效！）

*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）/40（ms）。

*/

voidIWDG_Init（u8prer，u16rlr）

{

IWDG_WriteAccessCmd（IWDG_WriteAccess_Enable）;/*使能对寄存器IWDG_PR和IWDG_RLR的写操作*/

IWDG_SetPrescaler（prer）;/*设置IWDG预分频值：设置IWDG预分频值*/

IWDG_SetReload（rlr）;/*设置IWDG重装载值*/

IWDG_ReloadCounter（）;/*按照IWDG重装载寄存器的值重装载IWDG计数器*/

IWDG_Enable（）;/*使能IWDG*/

}

/**

*喂独立看门狗

*/

voidIWDG_Feed（void）

{

IWDG_ReloadCounter（）;/*reload*/

}

/**

*main函数

*/

voidmain（void）

{

NVIC_Configuration（）;//优先级配置

IWDG_Init（4，625）;//初始化独立看门狗，分频数为64，重装载值为625，溢出时间计算为：64*625/40=1000ms=1s

while（1）

{

delay_ms（500）;//0.5秒喂一次狗

IWDG_Feed（）;//喂狗

}

}

二、窗口看门狗

窗口看门狗（WWDG）通常被用来监测由外部干扰或不可预见的逻辑条件造成的应用程序背离正常的运行序列而产生的软件故障。除非递减计数器的值在T6位（WWDG-》CR的第六位）变成0前被刷新，看门狗电路在达到预置的时间周期时，会产生一个MCU复位。在递减计数器达到窗口配置寄存器（WWDG-》CFR）数值之前，如果7位的递减计数器数值（在控制寄存器中）被刷新，那么也将产生一个MCU复位。这表明递减计数器需要在一个有限的时间窗口中被刷新。

小总结：

1、有个7位递减计数器（WWDG-》CR），就这个计数器和窗口计数器（WWDG-》CFR）决定什么时候喂狗。狗喂早了，复位——“早”体现在计数器值（tr）》窗口值（wr），也就是计数器值还没有减到窗口值以下；

2、当0x40《计数器值（tr）《窗口值（wr）时，这时候最适合喂狗了，也只有在这时候喂狗才合适；

3、当计数器的值从0x40变到0x3F的时候，将产生看门狗复位；当然在要产生复位的前一段时间，如果开启了提前唤醒中断，那么就会进入中断，在中断函数里，我们需要及时喂狗，否则会产生复位；

4、据网上资料介绍，在这个中断里面一般不进行喂狗，一般是系统去世前的“遗嘱”，比如存储重要的数据等。这个就需要根据个人需要设计。

库函数中用中断的方式来喂狗的方法，窗口看门狗库函数相关源码和定义分布在文件stm32f10x_wwdg.c文件和头文件stm32f10x_wwdg.h中。步骤如下：

1）使能WWDG时钟

WWDG使用的是PCLK1的时钟，需要先使能时钟。方法是：

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_WWDG，ENABLE）;//WWDG时钟使能

2）设置窗口值和分频数

设置窗口值的函数是：

voidWWDG_SetWindowValue（uint8_tWindowValue）；

这个函数就一个入口参数为窗口值，很容易理解。

设置分频数的函数是：

voidWWDG_SetPrescaler（uint32_tWWDG_Prescaler）；

这个函数同样只有一个入口参数就是分频值。

3）开启WWDG中断并分组

开启WWDG中断的函数为：

WWDG_EnableIT（）;//开启窗口看门狗中断

接下来是进行中断优先级配置，使用NVIC_Init（）函数即可。

4）设置计数器初始值并使能看门狗

这一步在库函数里面是通过一个函数实现的：

voidWWDG_Enable（uint8_tCounter）；

该函数既设置了计数器初始值，同时使能了窗口看门狗。

5）编写中断服务函数

在最后，还是要编写窗口看门狗的中断服务函数，通过该函数来喂狗，喂狗要快，否则当窗口看门狗计数器值减到0X3F的时候，就会引起软复位了。在中断服务函数里面也要将状态寄存器的EWIF位清空。

完成了以上5个步骤之后，我们就可以使用STM32的窗口看门狗了。

staticu8WWDG_CNT=0x7f;/*保存WWDG计数器的设置值，默认为最大。*/

/**

*初始化窗口看门狗

*tr：T［6:0］，计数器值

*wr：W［6:0］，窗口值

*fprer：分频系数（WDGTB），仅最低2位有效

*Fwwdg=PCLK1/（4096*2^fprer）。

*/

voidWWDG_Init（u8tr，u8wr，u32fprer）

{

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_WWDG，ENABLE）;/*WWDG时钟使能*/

WWDG_SetPrescaler（fprer）;/*设置IWDG预分频值*/

WWDG_SetWindowValue（wr）;/*设置窗口值*/

WWDG_CNT=tr&WWDG_CNT;/*初始化WWDG_CNT.*/

WWDG_Enable（WWDG_CNT）;/*使能看门狗，设置counter。*/

WWDG_ClearFlag（）;/*清除提前唤醒中断标志位*/

WWDG_NVIC_Init（）;/*初始化窗口看门狗NVIC*/

WWDG_EnableIT（）;/*开启窗口看门狗中断*/

}

/**

*窗口看门狗中断服务程序

*/

voidWWDG_NVIC_Init（void）

{

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=WWDG_IRQn;/*WWDG中断*/

/*抢占2，子优先级3*/

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=3;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;/*NVIC初始化*/

}

/**

*重设置WWDG计数器的值

*/

voidWWDG_Set_Counter（u8cnt）

{

WWDG_Enable（cnt）;/*使能看门狗，设置counter。*/

}

/**

*看门狗中断服务程序

*/

voidWWDG_IRQHandler（void）

{

WWDG_Set_Counter（WWDG_CNT）;

WWDG_ClearFlag（）;/*清除提前唤醒中断标志位*/

LED1=~LED1;/*LED状态翻转*/

}