【GD32 MCU入门教程】四、GD32 MCU 常见外设介绍（9）FWDG 模块介绍

只看该作者 · 2024-8-18 09:25

9.1.FWDG 简介

本章我们主要分析独立看门狗（FWDG）的功能框图和它的应用。独立看门狗用通俗一点的话来解释就是一个12位的递减计数器，当计数器的值从某个值一直减到0的时候，系统就会产生一个复位信号，即FWDGTRSTF。如果在计数没减到0之前，刷新了计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作就是我们经常说的喂狗。看门狗功能由 VDD 电压域供电，在停止模式和待机模式下仍能工作。独立看门狗定时器有独立的时钟源（IRC40K）。即使主时钟失效， FWDGT依然能保持正常工作状态，适用于需要独立环境且对计时精度要求不高的场合。

9.2.GD32 FWDG 外设原理简介

因篇幅有限，本文无法详细介绍GD32所有系列FWDG外设接口，下面以GD32F30x为列，着重介绍下GD32F30x的FWDG外设简介和结构框图，后介绍下各个系列的差异。

GD32 FWDG 主要特性

◼ 自由运行的12位向下计数器；

◼ 如果看门狗定时器被使能，那么当向下计数器的值达到0时产生系统复位；

◼ 独立时钟源，独立看门狗定时器在主时钟故障(例如待机和深度睡眠模式下)时仍能工作；

◼ 独立看门狗定时器硬件控制位，可以用来控制是否在上电时自动启动独立看门狗定时器；

◼ 可以配置独立看门狗定时器在调试模式下选择停止还是继续工作。

FWDG 功能结构框图

FWDG时钟：如FWDG框图的①所示, FWDG的时钟由独立的RC振荡器IRC40K提供，即使主时钟发生故障它仍然有效，非常独立。IRC的频率根据温度和工作场合会有一定的漂移，我们一般取40KHZ，所以FWDG的定时时间并不一定非常精确，只适用于对时间精度要求相对较低的场合。

计数器时钟：如FWDG框图的②所示, 递减计数器的时钟由IRC40K经过一个8位的预分频器得到，我们可以操作预分频器寄存器FWDG_PSC来设置分频因子，分频因子可以是：[4,8,16,32,64,128,256]。

计数器：如图 0-28 FWDG框图的③所示, FWDG的计数器是一个12位的递减计数器，最大值为0XFFF，当计数器减到0时，会产生一个复位信号: FWDGTRSTF，让程序重新启动运行，如果在计数器减到0之前刷新了计数器的值的话，就不会产生复位信号，重新刷新计数器值的这个动作我们俗称喂狗。

重装载寄存器：如FWDG框图的④所示, 重装载寄存器是一个12位的寄存器，里面装着要刷新到计数器的值，这个值的大小决定着FWDG的溢出时间。超时时间Tout = (42^prv) / 40 rlv (s) ，prv是预分频器寄存器的值，rlv是重装载寄存器的值。

控制寄存器：如FWDG框图的⑤所示, 控制寄存器FWDG_CTL可以说是独立看门狗的一个控制寄存器，主要有三种控制方式，往这个寄存器写入下面三个不同的值有不同的效果。具体如下表控制寄存器取值枚举

状态寄存器：如FWDG框图的⑥所示, 状态寄存器STAT只有位0：PUD和位1：RUD有效，这两位只能由硬件操作，软件操作不了。RUD：看门狗计数器重装载值更新，硬件置1表示重装载值的更新正在进行中，更新完毕之后由硬件清0。PUD: 看门狗预分频值更新，硬件置‘1‘指示预分频值的更新正在进行中，当更新完成后，由硬件清0。所以只有当RUD/PUD等于0的时候才可以更新重装载寄存器/预分频寄存器。

注意：

如果在选项字节中打开了“硬件看门狗定时器”功能，那么在上电的时候看门狗定时器就被自动打开。为了避免系统复位，软件应该在计数器达到0x000之前重装载计数器；
如果DBG控制寄存器0（DBG_CTL0）中的FWDGT_HOLD位被清0，即使Cortex®-M4内核停止（调试模式下）独立看门狗定时器依然工作。如果FWDGT_HOLD位置1，独立看门狗定时器将在调试模式下停止工作。

各系列 FWDG 功能差异

F4xx系例FWDG时钟为32K，因此要注意FWDG的定时时间。

9.3.硬件连接说明

FWDG属于单片机内部资源，不需要外部电路，需要一个外部的按键和LED，通过按键来喂狗，喂狗成功LED亮，喂狗失败，程序重启，LED灭一次。

9.4.软件配置说明

本小节讲解FWDG_Example例程中FWDG模块的实验讲解，主要包括FWDG配置函数、FWDG喂狗函数、主函数介绍以及运行结果。

FWDG 配置函数

外设时钟配置

外设时钟配置如代码清单FWDG例程时钟配置所示，在GD32全系列MCU中需打开GPIOA(LED)的时钟，另外，在GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F1X0 || GD32F3X0 || GD32E230中需要打开IRC40K，GD32F4XX中需要打开IRC32K。

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void rcu_config(void)

{

#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || 

GD32E230

 rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);

#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F1X0 || GD32F3X0 || GD32E230

/* enable IRC40K */

 rcu_osci_on(RCU_IRC40K);

 /* wait till IRC40K is ready */

 while(SUCCESS != rcu_osci_stab_wait(RCU_IRC40K)){

 } 

#elif GD32F4XX 

/* enable IRC32K */

 rcu_osci_on(RCU_IRC32K);

 /* wait till IRC32K is ready */

 while(SUCCESS != rcu_osci_stab_wait(RCU_IRC32K)){

 } 

#endif

#endif

}

GPIO(LED)引脚配置

GPIO引脚配置如代码清单FWDG例程GPIO(LED)引脚配置所示，GD32F10X、GD32F30X、GD32F20X、GD32E10X系列GPIO配置相同， PA3、PA4作为LED引脚配置为推挽输出模式；GD32F1X0、GD32F4XX、GD32F3X0、GD32E23X系列GPIO配置基本相同。配置完成后将PA3 和PA4拉低。

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void gpio_led_config(void)

{

#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X

 gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_3);

gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);

#elif defined GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || GD32E230

 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_3);

 gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_3);

gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_4);

 gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);

#endif 

GPIO_BC(GPIOA) = GPIO_PIN_3;

GPIO_BC(GPIOA) = GPIO_PIN_4;

}

按键初始化配置

按键初始化配置如代码清单按键初始化配置所示。本例程中默认使用PA0下降沿进入中断，GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X系列配置基本相同，GD32F1X0 || GD32F3X0系列配置类似。GD32E230中断分组只有抢占优先级没有子优先级。

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void key_init(void)

{

#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X

rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);

 gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);

/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */

nvic_irq_enable(EXTI0_IRQn, 2U, 0U);

/* connect key EXTI line to key GPIO pin */

gpio_exti_source_select(GPIO_PORT_SOURCE_GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_0);

/* configure key EXTI line */

exti_init(EXTI_0, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);

exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);

#elif defined GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || GD32E230

#if defined GD32F1X0 || GD32F3X0 

rcu_periph_clock_enable(RCU_CFGCMP);

/* configure button pin as input */

 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_0);

/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */

nvic_irq_enable(EXTI0_1_IRQn, 2U, 0U);

#elif defined GD32E230

rcu_periph_clock_enable(RCU_CFGCMP);

/* configure button pin as input */

 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_0);

/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */

nvic_irq_enable(EXTI0_1_IRQn, 2U);

#elif defined GD32F4XX

rcu_periph_clock_enable(RCU_SYSCFG);

/* configure button pin as input */

 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_0);

/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */

nvic_irq_enable(EXTI0_IRQn, 2U, 0U);

#endif 

/* connect key EXTI line to key GPIO pin */

syscfg_exti_line_config(EXTI_SOURCE_GPIOA, EXTI_SOURCE_PIN0);

/* configure key EXTI line */

exti_init(EXTI_0, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);

exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);

#endif 

}

FWDG 配置函数

FWDG配置函数如代码清单FWDG配置配置所示。当时钟为40K时，溢出时间Tout =prv/40 rlv (s)，prv可以是[4,8,16,32,64,128,256]；rlv的取值范围为0~0XFFF。如果我们需要设置1s的超时溢出， prv 可以取 FWDGT_PSC_DIV64 ， rlv 取 625 ，即调用 : fwdgt_config(625,FWDGT_PSC_DIV64)。Tout=64/40625=1s。GD32F4XX系列IRC为32K则定时时间1.25s。

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void FWDGT_init(void)

{

/* confiure FWDGT counter clock: 40KHz(IRC40K) / 64 = 0.625 KHz GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X

|| GD32F1X0 || GD32F3X0 || GD32E23X*/

/* confiure FWDGT counter clock: 32KHz(IRC32K) / 64 = 0.5 KHz GD32F4XX*/

 fwdgt_config(625, FWDGT_PSC_DIV64); 

 /* after 1.x seconds to generate a reset */

 fwdgt_enable();

}

中断喂狗

中断喂狗函数如代码清单中断喂狗所示。当进进入PA0外部中断时执行喂狗函数。

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#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F4XX

void EXTI0_IRQHandler(void)

{

/* make sure whether the tamper key EXTI Line is interrupted */

 if(RESET != exti_interrupt_flag_get(EXTI_0)){

 /* reload FWDGT counter */

 fwdgt_counter_reload();

 }

 /* clear the interrupt flag bit */

 exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);

}

#elif defined GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || GD32E230

void EXTI0_1_IRQHandler(void)

{

/* make sure whether the tamper key EXTI Line is interrupted */

 if(RESET != exti_interrupt_flag_get(EXTI_0)){

 /* reload FWDGT counter */

 fwdgt_counter_reload();

 }

 /* clear the interrupt flag bit */

 exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);

}

#endif

主函数说明

主函数如代码清单FWDG例程主函数所示，主函数中我们初始化好LED和按键相关的配置，设置FWDG 1s 超时溢出之后，进入while死循环，通过按键来喂狗，如果喂狗成功，则LED2(PA4)点亮，如果喂狗失败的话，系统重启，程序重新执行，当执行到rcu_flag_get函数的时候，则会检测到是FWDG复位，然后让LED1(PA3)亮。如果喂狗一直失败的话，则会一直产生系统复位，加上前面延时的效果，则会看到LED1(PA3)一直闪烁。

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int main(void)

{

 /* peripheral clock enable */

 rcu_config();

/* config systick */

 systick_config(); 

 /* GPIO config */

 gpio_led_config();

key_init();

delay_1ms(500);

FWDGT_init();

/* check if the system has resumed from FWDGT reset */

if(RESET != rcu_flag_get(RCU_FLAG_FWDGTRST)){

 /* turn on LED1 */

GPIO_BOP(GPIOA) = GPIO_PIN_3;

/* clear the FWDGT reset flag */

rcu_all_reset_flag_clear();

while(1);

}

else{

/* turn on LED2 */

GPIO_BOP(GPIOA) = GPIO_PIN_4;

}

 while(1)

{

}

}

运行结果

把编译好的程序下载到开发板，在1s的时间内通过按键来不断的喂狗，如果喂狗失败，LED1闪烁。如果一直喂狗成功，则LED2常亮。

9.5.FWDG 使用注意事项

(1) FWDG在Debug仿真时，请将DBG控制寄存器0（DBG_CTL0）中的FWDGT_HOLD位置1，来关闭FWDG功能。

(2) 没有开启软件看门狗时，程序自动复位，可能在选项字节里开启了硬件看门狗。

(3) 同时使用FWDG、Standby或Deep-sleep模式时，无法喂狗：在reload命令后，硬件清除reload信号之前，进入Deepsleep或者standby模式，会导致后续reload命令无法正常响应。软件保证在reload命令和进入Deepsleep/standby mode的命令中间有3个LXTAL clock（100us）以上的时间间隔。

(4) 由于环境温度影响，独立看门狗定时器超时周期会有些许波动，可以通过校准IRC40K使独立看门狗定时器超时更加精确。

教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原创发布，了解更多GD32 MCU教程，关注聚沃科技官网，GD32MCU技术交流群：859440462

只看该作者 · 2024-8-19 18:46

支持一下，介绍的很详细了

只看该作者 · 2024-8-20 08:51

GD32 MCU的FWDG模块是一种独立看门狗定时器，具备12位向下计数功能，并在计数值减到0时产生系统复位信号。以下将详细解读GD32 MCU的FWDG模块：

1. FWDG模块概述
功能框图与应用：独立看门狗（FWDG）可以视为一个12位递减计数器，当计数器从预设值递减至0时，会输出一个系统复位信号FWDGTRSTF。若在计数过程中刷新计数器的值，即“喂狗”动作，则不会引发系统复位。
独立时钟源：FWDG拥有独立的时钟源IRC40K，即使主时钟失效，FWDG仍能正常工作。这使得FWDG适用于那些需要独立运行且对计时精度要求不高的环境。

2. FWDG外设原理
主要特性：核心特性包括12位向下计数器、独立时钟源、硬件控制位、以及调试模式下可选择停止或继续工作。
时钟与计数器：FWDG时钟源自IRC40K RC振荡器，其频率会有漂移，一般取40KHz。计数器的时钟经过8位预分频器得到，允许通过设置分频因子调整计数速度。
重装载寄存器：该寄存器负责保存要重新装载到计数器的值，此值决定了FWDG的溢出时间。溢出时间Tout的计算公式为(42^prv) / (40 rlv)秒，其中prv是预分频器的值，rlv是重装载寄存器的值。

3. FWDG控制与状态寄存器
控制寄存器FWDG_CTL：这是FWDG的核心控制寄存器，能够实现三种控制方式，具体效果依据寄存器的具体写入值而变化。
状态寄存器STAT：包含两位重要状态位PUD和RUD，它们由硬件操作且不能通过软件修改。只有在RUD/PUD为0的情况下，才能更新重装载寄存器或预分频寄存器。

4. FWDG在不同系列的MCU中的差异
各系列差异说明：不同系列的GD32 MCU中，FWDG的时钟频率可能有所不同，如F4xx系列的FWDG时钟频率为32KHz，这会影响到FWDG的定时时间。

5. 硬件连接与软件配置
硬件连接说明：FWDG作为单片机内部资源，无需外部电路支持。通常结合外部按键和LED使用，通过按键执行“喂狗”操作，成功则LED亮起，失败则程序重启。
软件配置详解：配置FWDG涉及初始化并启动时钟，配置GPIO引脚，设置FWDG相关参数，并通过编程实现喂狗动作。

总的来说，GD32 MCU的FWDG模块为系统稳定性和自动复位提供了一种简易而有效的机制。设计人员应充分利用这一功能，增强产品的可靠性，同时注意根据不同型号的MCU调整FWDG的配置和期望。