STM32学习100步之第九十四-九十五步——看门狗

看门狗

看门狗是什么

看门狗定时器(WDT, Watch Dog Timer)是单片机的一个组成部分，
它实际上是一个计数器，一般给看门狗计数值，程序开始运行后看门狗开始倒计数。如果程序运行正常，过一段时间CPU应发出指令让看狗复位，重新开始倒计数。如果看门狗减到0就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。

看门狗是一个计数器
启动后开始倒计时
每过一 段时间CPU要重新写入计数值(喂狗)?
CPU能重写计数值，表示程序运行正常
如果程序运行出错或死机，则不能重写计数值
当计数值减到0时，看狗会让整个单片机复位

看门狗的作用

看门狗的主要目的是监控单片机程序。
如果程序不断喂狗，就证明单片机工作正常。如果程序没有喂狗，就说明单片机出了问题。
看门狗不能检查问题的原因，只能通过复位单片机，让程序重新开始运行。

两种看门狗

独立看门狗

独立的看门狗是基于一个12位的递减计数器和一个8位的预分频器，它由一个内部独立的40kHz的RC振荡器提供时钟;
因为这个RC振荡器独立于主时钟，所以它可运行于停机和待机模式。它可以被当成看门狗用于在发生问题时复位整个系统，或作为一个自由定时器为应用程序提供超时管理。通过选项字节可以配置成是软件或硬件启动看狗。在调试模式下，计数器可以被冻结。

独立看门狗的工作原理图:

由图中可看出只要在计数器减到0的之前喂狗，均可使看门狗不复位单片机。

窗口看门狗

窗口看狗内有一个7位的递减计数器，并可以设置成自由运行。
它可以被当成看门狗用于在发生问题时复位整个系统。它由主时钟驱动,
具有早期预警中断功能;在调试模式下，计数器可以被冻结。

窗口看狗必须在规定的时间范围内喂狗
作用是监控单片机运行时效是否精确，独立看门狗产生复位，说明单片机已经混乱或者死机，产生中断没有意义，也无法处理中断函数的内容，窗口看门狗的主要意义是在单片机正常工作情况下，保持系统的实效性，窗口看门狗复位，只表示系统时效性不足，并不表示系统出错或死机，因为程序可以正常运行，所以可以中断函数进行收尾

窗口看门狗的工作原理图:

所谓窗口的意思便是在窗口范围之间喂狗不会使整个单片机复位，其中0x3F的值是计数器递减下边界固定值，不可改变，在0x40使会产生一个中断给单片机，在一个计数单位的时间内，在中断处理函数中处加入在复位前需要处理的工作或保存数据。

下面是两个看门狗的驱动程序以及定时时间的设定：

独立看门狗

看门狗定时时间计算公式:Tout=(预分频值*重装载值)/40 (单位：ms)
当前pre为64，rlr为625，计算得到Tout时间为1秒（大概值）。

#define pre IWDG_Prescaler_64 //分频值范围：4,8,16,32,64,128,256
#define rlr 625 //重装载值范围：0～0xFFF（4095）

void IWDG_Init(void){ //初始化独立看门狗
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); //使能对寄存器IWDG_PR和IWDG_RLR的写操作
    IWDG_SetPrescaler(pre); //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
}

void IWDG_Feed(void){ //喂狗程序
    IWDG_ReloadCounter();//固件库的喂狗函数
}

公式的简单说明：

独立时钟RTC的晶振频率为40KHZ，分频之后再乘以装载值，便可得出相应的定时时间。

窗口看门狗

窗口看门狗定时时间计算公式:
上窗口超时时间（单位us） = 预分频值×(计数器初始值-窗口值)/APB1时钟频率（单位MHz）
下窗口超时时间（单位us） = 预分频值×(计数器初始值-0x3f)/APB1时钟频率（单位MHz）

#define WWDG_CNT 0x7F //计数器初始值，范围：0x40～0x7F
#define wr 0x50 //窗口值，范围：0x40～0x7F
#define fprer WWDG_Prescaler_8 //预分频值，取值：1,2,4,8

//如上三个值是：0x7f，0x50，8时，上窗口48MS，下窗口64MS。

由前面图中可得到外部晶振提供了8MHZ经分频器分频之后接入了窗口看门狗，因此计时时间便是前面的晶振经分频之后，再乘以计数的值，因为本次是计算的窗口值，因此从开始相减即可得到相应的装载值，计算得到了窗口值对应时间值以及结束的时间值

公式说明

void WWDG_Init(void);
void WWDG_NVIC_Init(void);
void WWDG_Feed(void);

void WWDG_Init(void){ //初始化窗口看门狗
	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_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
}

void WWDG_NVIC_Init(void){ //窗口看门狗中断服务程序（被WWDG_Init调用）
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = WWDG_IRQn; //WWDG 中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //抢占 2 子优先级 3 组 2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //抢占 2,子优先级 3,组 2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //NVIC 初始化
}

void WWDG_Feed(void){ //窗口喂狗程序
    WWDG_SetCounter(WWDG_CNT); //固件库的喂狗函数
}

void WWDG_IRQHandler(void){	//窗口看门狗中断处理程序
	WWDG_ClearFlag(); //清除提前唤醒中断标志位

	//此处加入在复位前需要处理的工作或保存数据
}

由于窗口看门狗利用了的单片机系统总线的外部时钟（比较精准，在很小的一段时间内也能喂狗），因此需要用函数 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE); 开启看门狗的外部时钟。

另外需要注意窗口看门狗有中断请求信号，因此需要初始化中断，即设定中断控制向量器，为窗口看门狗配置中断、开启中断（先开启窗口看门狗定时器的中断，再开启中断控制器的中断，因为看门狗的中断连接与中断控制器，中断控制器连接于CPU，使用中断控制器，是方便所有的中断，因此需要设置、配置两个中断。）窗口看门狗的中断函数的时间是计数一次所需要的时间，因为在0x40触发中断，在0x3f处复位，在中断处理函数中进行收尾工作，即加入在复位前需要处理的工作或保存数据

图中部分图片出自洋桃电子，仅用于学习目的。