STM32系列 STM32F4xx 独立看门狗（IWDG）

0 前言

    由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成各种寄存器和内存数据混乱，会导致程序指针错误，不在程序区，取出错误的程序指令等，都会陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法正常工作，会造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果。

1 简介

    STM32F4xx具有两个看门狗外设，均可用于检测并解决由软件错误导致的故障，当计数器达到给定的超时值时，触发一个中断（仅适用于窗口型看门狗）或产生系统复位。

    独立看门狗（IWDG）由其专用的低速时钟（LSI）驱动，因此，即便在主时钟发生故障时仍然保持工作状态。窗口看门狗（WWDG）时钟由APB1时钟经预分频后提供，通过可配置的时间窗口来检测应用程序非正常的过迟或过早的操作。

    LSI RC 可作为低功耗时钟源在停机和待机模式下保持运行，所以，在MCU进入停机或待机模式时，看门狗仍能正常运行，所以需要定时唤醒喂狗，否则，MCU复位重启。

    独立看门狗适用于那些需要看门狗作为一个在主程序外，能够完全独立工作，并且对时间精度要求较低的场合。窗口看门狗适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的应用程序。

2 独立看门狗特性

• 自由运行递减计数器
• 时钟由独立RC振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）
• 当递减计数器值达到0x000时产生复位（如果看门狗已激活）

3 独立看门狗功能说明

    当通过对关键字寄存器（IWDG_KR）写入值0xCCCC启动独立看门狗时，计数器开始从复位值0xFFF递减计数。当计数器计数到终值（0x000）时会产生一个复位信号（IWDG复位）。

    任何时候将关键字0xAAAA写到IWDG_KR寄存器中，IWDG_RLR的值就会被重载到计数器，从而避免产生看门狗复位。

硬件看门狗
    如果通过选项字节位使能“硬件看门狗”功能，上电时将自动使能看门狗，如果在计数器计数结束前，若软件没有向关键字寄存器写入相应的值，则系统会产生复位。

关于选项字节

选项字节（字，地址0x1FFF C000）
......
USER：用户选项字节 此字节用于配置以下用能： 选择看门狗：硬件或软件 进入停机模式时产生复位事件 进入待机模式时产生复位时间
bit 7	nRST_STDBY 0：进入待机模式时产生复位 1：不产生复位
bit 6	nRST_STOP 0：进入停机模式时产生复位 1：不产生复位
bit 5	WDG_SW 0：硬件看门狗 1：软件看门狗
......

注：关于bit7和bit6的说明
1.进入待机模式时产生复位：
  此复位的使能方式是清零用户选项字节中的nRST_STDBY位。使能后，只要成功执行进入待机模式序列，MCU就将复位，而非进入待机模式。
2.进入停机模式时产生复位：
  此复位的使能方式是清零用户选项字节中的nRST_STOP位。使能后，只要成功执行进入停止模式序列，MCU就将复位，而非进入待机模式。

32kHz（LSI）频率条件下IWDG超时周期的最小值/最大值

预分频器	PR[2:0]位	最短超时（ms） RL[11:0] = 0x000	最长超时（ms） RL[11:0] = 0xFFF
/4	0	0.125	512
/8	1	0.25	1024
/16	2	0.5	2048
/32	3	1	4096
/64	4	2	8192
/128	5	4	16384
/256	6	8	32768

4 IWDG寄存器

1. 关键字寄存器（IWDG_KR）
   Key register
   
   位31:16 保留，必须保持复位值。
   位15:0 KEY[15:0]:键值（Key value）（只写位，读为0000h）
           必须每个一段时间便通过软件对这些位写入键值AAAAh，否则当计数器计数到0时，看门狗会产生复位。
           写入键值5555h可使能对IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器的访问
           写入键值CCCCh可启动看门狗（选中硬件看门狗选项的情况除外）
2. 预分频寄存器（IWDG_PR）
   Prescaler register
   位31:3 保留，必须保持复位值。
   位2:0 PR[2:0]: 预分频器（Prescaler divider）
       这些位受写访问保护，通过设置这些位来选择计数器始终的预分频因子，若要更改预分频器的分频系数，IWDG_SR的PVU位必须为0。
       000：4分频
       001：8分频
       010：16分频
       011：32分频
       100：64分频
       101：128分频
       110：256分频
       111：256分频
3. 重载寄存器（IWDG_RLR）
   Reload register
   位31:12 保留，必须保持复位值。
   位11:0 RL[11:0]：看门狗计数器重载值（Watchdog counter reload value）
       这些位受写访问保护，每次对IWDG_KR寄存器写入值AAAAh时，这个值就会重装载到看门狗计数器中，之后，看门狗计数器便从该装载的值开始递减计数。若要更改重载值，IWDG_SR中的RVU位必须为0。
4. 状态寄存器（IWDG_SR）
   Status register
   位31:2 保留，必须保持复位值。
   位1 RVU：看门狗计数器重载值更新（Watchdog counter reload value update）
       通过硬件将该位置1以指示重载值正在更新，只有在RVU位为0时才可更新。
   位0 PVU：看门狗预分频器值更新（Watchdog prescaler value update）
       通过硬件将该位置1以指示预分频器值正在更新，只有在PVU位为0时才可更新。

5 代码实现

/*IWDG看门狗初始化*/
void IWDTDOG_Init(void)
{
	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);

	IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_256);
 
	IWDG_SetReload((u16)(SYSWDG_TIMEOUT * 1000 /6.4 + 0.5));
	
	IWDG_ReloadCounter();
}

/*使能IWDG看门狗*/
void IWDG_Enable(void)
{
  IWDG->KR = KR_KEY_ENABLE;
}

/*使能对IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器的写访问*/
void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess)
{
  assert_param(IS_IWDG_WRITE_ACCESS(IWDG_WriteAccess));
  IWDG->KR = IWDG_WriteAccess;
}

/*设置IWDG预分频器的值*/
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler)
{
  assert_param(IS_IWDG_PRESCALER(IWDG_Prescaler));
  IWDG->PR = IWDG_Prescaler;
}

/*设置IWDG的重载值*/
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload)
{
  assert_param(IS_IWDG_RELOAD(Reload));
  IWDG->RLR = Reload;
}

/*将Reload register的值重新加载IWDG计数器，喂狗操作*/
void IWDG_ReloadCounter(void)
{
  IWDG->KR = KR_KEY_RELOAD;
}

至此，IWDG看门狗已经初始化完毕，并开启，需要调用IWDG_ReloadCounter()定时喂狗。

6 题外话

    STM32F系列的MCU看门狗开启之后是关闭不了的，所以在进入待机和停机之后，需要定时唤醒去喂狗，喂狗的时间很短，与ST确认，STM32LXXX和STM8系列，可以在进入待机和停机之前通过用户选线字节冻结看门狗。

文章参考资料：
《STM32F4xx中文参考手册》
《STM32F4xx Reference manual》