STM32F4_独立看门狗详解(IWDG)

目录

1. 独立看门狗是什么

2. 独立看门狗 IWDG简介

3. 独立看门狗的主要特性

4. 独立看门狗功能

4.1 独立看门狗功能框图

4.2  IWDG寄存器

4.2.1 关键字寄存器 IWDG_KR

4.2.2 预分频器寄存器 IWDG_PR

4.2.3 重载寄存器 IWDG_RLR

4.2.4 状态寄存器 IWDG_SR

5. 库函数配置独立看门狗

6. 相关实验程序

6.1 main.c

6.2 iwdg.c

6.3 iwdg.h

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1. 独立看门狗是什么

        在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界的电磁波干扰，造成程序的跑飞，从而陷入到死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续正常工作，会造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的模块或者芯片，俗称“看门狗”。

        STM32板载了两种嵌入式看门狗外设，具有安全性高、定时精准及使用灵活的优点。看门狗分为独立看门狗和窗户看门狗。均可用于检测并解决由于软件错误导致的故障。本章我们着重讲解独立看门狗。

2. 独立看门狗 IWDG简介

        看门狗的作用就是在一定的时间内  (这段时间通过定时器去实现)  ，如果超过这段时间还没有被喂养信号（表示MCU已经挂了），便启动处理器的自动复位重启（发送复位信号）。

        独立看门狗由其专用的低速内部时钟LSI驱动，通过对时钟的学习，我们知道LSI低速内部时钟是专门用来驱动看门狗的，独立看门狗由内部专门的32Khz低速时钟驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。独立看门狗的时钟是一个内部RC时钟，所以并不是准确的32Khz，而是一个在15~47Khz之间的可变化的时钟。

        独立看门狗最适合应用于那些需要看门狗作为一个在主程序之外，能够完全独立工作，并且对时间精度要求较低的场合。

        硬件看门狗：如果通过器件选项位使能 “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。

3. 独立看门狗的主要特性

1. 自由运行的递减计数器   用于给定一段确定的时间，如果程序运行超过这段时间，表明MCU已经挂了

2. 时钟由独立RC振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）  低速内部时钟LSI，主时钟发生故障时，LSI 仍然保持工作状态

3. 当递减计数器达到0x000时产生复位（前提是看门狗已激活）    递减定时器递减到0时，复位为初始值，循环工作

4. 独立看门狗功能

4.1 独立看门狗功能框图

4.2  IWDG寄存器

4.2.1 关键字寄存器 IWDG_KR

关键字寄存器 IWDG_KR（Key register）32位寄存器

位31:16  保留，必须保持复位值

位15:0  KEY[15:0]：键值，只写位，读为0000h；

        必须每隔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   该寄存器的15:0位再一次强调了上述框图中的情况

        在关键字寄存器(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，只要关键字寄存器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 。 

4.2.2 预分频器寄存器 IWDG_PR

预分频器寄存器 IWDG_PR(Prescaler register) 32位寄存器

位31:3  保留，必须保持复位值

位2:0 PR[2:0]：预分频器

        这些值受写访问保护。通过软件设置这些位来选择计数器时钟的预分频因子。若要更改预分频的分频系数，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

注意：读取该寄存器会返回VDD电压域的预分频值。如果正在对该寄存器执行写操作，则读取的值可能不是最新的/有效的。因此，只有在IWDG_SR寄存器中的PVU位为0时，从寄存器中读取的值才有效。

4.2.3 重载寄存器 IWDG_RLR

重载寄存器 IWDG_RLR（Reload register）32位寄存器

位32:12  保留，必须保持复位值

位11:0 RL[11:0]：看门狗计数器重载值

        这些值受写访问保护，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，之后便会从重装载以后的值开始递减计数。若要更改重装载值，IWDG_SR中的RVU位必须为0；该寄存器用来保存重装载到计数器中的值。

4.2.4 状态寄存器 IWDG_SR

状态寄存器 IWDG_SR（Status register）32位寄存器

位31:2  保留，必须保持复位值

位1 RVU：看门狗计数器重装载更新

                可通过硬件将该位置1以指示重装载值正在更新。当在VDD电压域下完成重装载更新操作后，会通过硬件将该位复位。

                重载值只有在RVU位为0时才可更新。

位0 PVU：看门狗预分频器值更新

                可通过硬件将该位置1以指示预分频器值正在更新。当在VDD电压域下完成预分频器值更新操作后，会通过硬件将该位复位。

                重载值只有在PVU位为0时才可更新。        

5. 库函数配置独立看门狗

库函数配置独立看门狗的步骤：

1. 取消寄存器写保护（向IWDG_KR写入0x5555）

取消写保护的实质其实是取消IWDG_PR和IWDG_RLR的写保护；首先取消写保护的目的是为了后续可以设置IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器的值。

        IWDG_WriteAccessCmd（IWDG_WriteAccess_Enable）；

2. 设置独立看门狗的预分频系数和重装载值

void IWDG_SetPrescaler（uint8_t IWDG_Prescaler）；//设置IWDG的预分频值

void IWDG_SetReload（uint16_t Reload）；  //设置IWDG重装载值

通过对以上两个寄存器设置可以计算出看门狗的喂狗时间（也就是看门狗溢出时间）:

Tout=（（4*2^prer）*rlr）/32 

Tout：看门狗溢出时间     prer：预分频值  0~7      rlr：重装载值

单位ms       4*2^prer=称为分频因子最大值256       分母=看门狗时钟(并不固定)

具体来说就是：比如通过计算得到看门狗的溢出时间是1000ms，也就是1s，只要你在1s之内，有一次写入0xAAAA到IWDG_KR，就不会导致看门狗复位。

3. 重载计数器喂狗（向IWDG_KR写入0xAAAA）

IWDG_ReloadCounter()； //重载计数器的值到IWDG计数器中，避免其复位  这一步骤就是看门狗喂狗

4. 启动看门狗（向IWDG_KR写入0xCCCC）

IWDG_Enable（）；   //使能IWDG

注意：IWDG一旦启动，就不能再关闭，想要关闭，只能重启；一般不使用IWDG，就不要启动看门狗；启动看门狗以后必须间隔一段时间去喂狗，否则就会导致程序复位。

6. 相关实验程序

该程序将会实现：

        LED0常量，如果KEY_UP按下，就进行独立看门狗喂狗，只要看门狗不停的按，看门狗就不会产生复位，保持LED0常量，一旦超过了看门狗的溢出时间还没按，就会导致程序重启，LED熄灭一次。

6.1 main.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "delay.h"
#include "LED.h"
#include "BEEP.h"
#include "Key.h"
#include "usart.h"
#include "exti.h"
#include "iwdg.h"

int main()
{
	LED_Init();//初始化LED
	delay_init(168);//初始化延迟函数
	Key_Init();//初始化按键
	delay_ms(500);//延迟500ms  保证肉眼可以看到灯的亮灭，因为LED初始化是置高电平的，默认不亮
	IWDG_Init(4,500);//初始化看门狗喂狗  (4*2^4)*500/32=1000ms=1s 设置看门狗的溢出时间为1秒
	LED0=0;//LED0点亮
	while(1)
	{
		if(KEY_UP==1)//如果KEY_UP按键按下
		{
			IWDG_FEED();//喂狗
		}
		delay_ms(10);//延迟10ms
	}
}

6.2 iwdg.c

#include "stm32f4xx.h"                  
#include "iwdg.h"

//prer：预分频值
//rlr：自动重装载值
void IWDG_Init(unsigned char prer,unsigned int rlr)//IWDG初始化
{
	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);//取消写保护，方便后续调用寄存器
	IWDG_SetPrescaler(prer);//设置预分频值
	IWDG_SetReload(rlr);//设置重装载值
	IWDG_ReloadCounter();//把重装载寄存器rlr的值加载到KR寄存器中，进行看门狗喂狗
	IWDG_Enable();//看门狗使能
}

void IWDG_FEED(void)//看门狗喂狗
{
	IWDG_ReloadCounter();//往KR寄存器中写0xAAAA；
}

6.3 iwdg.h

#ifndef _IWDG__H_
#define _IWDG__H_
#include "sys.h"

void IWDG_Init(unsigned char prer,unsigned int rlr);

void IWDG_FEED(void);
#endif