STM32 看门狗简介
看门狗（Watchdog） 是一种常用于微控制器中的定时器，它可以在程序出现故障或卡死时重新启动系统，以确保系统能够恢复正常运行。在 STM32 系列中，通常有两种类型的看门狗：独立看门狗（IWDG） 和 窗口看门狗（WWDG）。
1. 独立看门狗（IWDG）
独立看门狗（IWDG）是 STM32 系列中一个非常常见的看门狗，它用于在 MCU 出现故障时复位系统。
总结：
这个框图描述了 STM32 的 独立看门狗（IWDG） 工作原理。IWDG 通过 LSI 时钟 和 重载寄存器 定时，保证系统在遇到死循环或其他异常时能进行复位，恢复正常工作。看门狗的定时是独立于主系统时钟的，因此在系统发生故障时，IWDG 仍能继续工作，确保系统的可靠性。
工作原理：IWDG 通过定期喂狗来重启 MCU。通过向看门狗寄存器写入一个特定的值来重置计数器，如果看门狗没有在预定的时间内被“喂食”，它会产生一个 复位信号，将 MCU 复位。
独立看门狗（IWDG）框图功能说明：
LSI（低速内部时钟）：
IWDG 使用 LSI（40 kHz） 作为定时器源。这个时钟源是独立于主系统时钟的，即使系统主时钟出现故障，IWDG 仍能工作，保证系统安全。
预分频器（IWDG_PR）：
IWDG_PR 是一个 8 位的预分频器，用来调整定时器的计数频率。通过调整预分频器，可以让 IWDG 计时器根据需要产生不同的超时周期。
状态寄存器（IWDG_SR）：
IWDG_SR 用于存储当前 IWDG 的状态，检测是否发生了复位或者其它状态信息。
重载寄存器（IWDG_RLR）：
IWDG_RLR 是 12 位的重载寄存器，它定义了 IWDG 定时器的周期（也就是定时器计时的上限）。如果在重载值设定的时间内没有进行“喂狗”操作，IWDG 会触发复位。
12 位速率计数器（IWDG Counter）：
IWDG 通过一个 12 位计数器来计算定时器超时，计数器会从重载寄存器加载的值开始计数，直到超时。
IWDG 控制寄存器（IWDG_KR）：
IWDG_KR 是一个键寄存器，通过写入特定的密钥来启动或复位 IWDG 功能。
复位功能：
如果 IWDG 计时器超时（即计时器未被“喂狗”），则触发 复位，以确保 MCU 被复位并重新启动。
主要特点：
硬件独立性：即使主系统时钟故障，看门狗仍能正常工作。
定时器：IWDG 内部使用 LSI（低速内部时钟） 作为定时源，具有独立于主系统时钟的特性。
复位功能：超时后，IWDG 会触发一个 硬件复位，系统重新启动。
使用方法：
启动 IWDG，设置预分频器和计数器值。
在应用程序中定期“喂狗”（重新加载计数器）。
如果在规定时间内没有喂狗，IWDG 会复位 MCU。
代码示例：
#include "stm32f10x.h"
// 启动 IWDG 并设置计数器
void IWDG_Init(void) {
// 使能 IWDG 外设时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_IWDG, ENABLE);
// 配置 IWDG 时钟，设置预分频器和计数器值
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); // 使能 IWDG 写访问
IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_64); // 设置预分频器
IWDG_SetReload(0xFFF); // 设置重载值（最大值）
// 启动 IWDG
IWDG_Enable();
}
// 定期喂狗函数
void IWDG_Feed(void) {
IWDG_ReloadCounter(); // 喂狗，重装计数器
}
int main(void) {
SystemInit(); // 系统初始化
IWDG_Init(); // 初始化看门狗
while (1) {
// 主循环中定期喂狗
IWDG_Feed();
}
}
2. 窗口看门狗（WWDG）
窗口看门狗（WWDG）与独立看门狗类似，但是它具有一个“窗口”功能，用于增强系统的可靠性。
总结
工作原理：WWDG 会在设定的时间窗口内等待“喂狗”。如果在此窗口内没有喂狗，WWDG 将重置系统。不同的是，窗口看门狗要求喂狗操作在特定的时间窗口内完成，超过窗口时间将触发复位。
框图分析：
这个框图展示了 STM32 的 窗口看门狗（WWDG） 工作原理。窗口看门狗（WWDG）是一个定时器，常用于确保系统不会进入死循环或卡死状态。通过定期喂狗，可以避免系统复位。
主要功能组件分析：
PCLK1 时钟（来自 RCC 时钟控制器）：
WWDG 的时钟源是来自 PCLK1 时钟，该时钟可以是系统时钟的一部分，通过 RCC 时钟控制器 进行配置。
窗口看门狗预分频器（WDGTB）：
用于生成用于看门狗计数器的时钟信号。通过预分频器调整时钟频率，确保看门狗的计时周期符合系统要求。
窗口看门狗计数器（CNT）：
这是一个 6 位的计数器，每次递增。当计数器达到重载值时，会触发看门狗复位，除非在指定的“窗口”内进行了喂狗操作。
窗口机制：窗口看门狗不同于独立看门狗，窗口机制要求在设定的时间窗口内喂狗，否则会触发复位。
窗口看门狗配置寄存器（WWDG_CFR）：
配置寄存器用来设定 重载值 和 窗口值，影响看门狗的计时行为。
W6 ~ W0：这些位用于设置窗口值，以定义喂狗操作必须发生的窗口。
窗口看门狗 是一个可以在特定的时间窗口内进行喂狗操作的定时器。
如果在这个时间窗口内没有喂狗，系统将会触发复位，保证系统的可靠性。
该框图显示了 WWDG 的时钟、计数器、配置寄存器等各个模块是如何协同工作，来监控系统状态并确保其稳定运行的。
窗口看门狗控制寄存器（WWDG_CR）：
WDGA：启动窗口看门狗操作。写入此寄存器启用看门狗计数。
T6 ~ T0：这些位设置计数器的初始值，并决定计数器的重载值。
比较器（Comparator）：
用于比较 WWDG_CR 寄存器的值与 WWDG_CFR 寄存器的窗口值，来决定是否可以喂狗。
如果比较结果是 1，即在窗口内喂狗，那么系统将继续运行；如果比较结果是 0，则触发复位。
主要特点：
时间窗口：需要在规定的时间窗口内进行喂狗操作，否则会复位系统。
快速复位：通过控制喂狗的时间窗口，可以更严格地控制系统的稳定性。
使用方法：
启动 WWDG，设置计数器和窗口值。
在应用程序中定期“喂狗”，并确保在窗口内进行操作。
如果在窗口外喂狗，WWDG 会复位 MCU。
代码示例：
#include "stm32f10x.h"
// 启动 WWDG 并设置计数器和窗口值
void WWDG_Init(void) {
// 使能 WWDG 外设时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);
// 设置窗口值、计数器和预分频器
WWDG_SetWindowValue(0x7F); // 设置窗口值
WWDG_SetCounter(0x7F); // 设置计数器值
WWDG_Enable(0x7F); // 启动 WWDG
}
// 定期喂狗函数
void WWDG_Feed(void) {
WWDG_SetCounter(0x7F); // 在窗口内喂狗
}
int main(void) {
SystemInit(); // 系统初始化
WWDG_Init(); // 初始化窗口看门狗
while (1) {
// 主循环中定期喂狗
WWDG_Feed();
}
}
总结
独立看门狗（IWDG）：硬件独立、使用低速内部时钟，适用于系统保护，超时后会触发复位。
窗口看门狗（WWDG）：具有更严格的时间窗口控制，只有在指定时间内喂狗，才能避免复位。
两种看门狗的使用方式和设置方法有所不同，IWDG 更加简单且适用于大多数场景，而 WWDG 提供了更高的灵活性和保护。
项目：对IDWG进行一个检测，进行“喂狗”检测IWDG防止其复位，通过OLDE屏来显示检测结果
操作：
1判断IWDG的复位状态,可通过OLED屏来观察
２开始IWDG模式（LSI会被自动开启时钟设置)调用函数:IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess);
３对键寄存器进行解除预分频值和重装载值的写保护
４设置预分频值和重装载值的参数(也就设置"喂狗"的时间) (设置1000ms的喂狗时间)
５调试喂狗的时间,在while循环里面延时一定时间定时喂狗观察设置的喂狗时间是否一致
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Dog.h"
#include "oled.h"
#include "Delay.h"
void iwdg_Init()
{
OLED_Init();
OLED_ShowString (1,1,"IWDG TEST");
if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST)!=RESET )
{
OLED_ShowString (2,1,"IWDGRESET");
delay_ms (500);
OLED_ShowString (2,1," ");
delay_ms (100);
RCC_ClearFlag();
}
else{
OLED_ShowString (3,1,"RST");
delay_ms (500);
OLED_ShowString (3,1," ");
delay_ms (100);
RCC_ClearFlag();
}
//WWDG的初始化
//Tiwdg=TLSI*PR预分频系数*（RC+１）
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16); //选择16分频
IWDG_SetReload(2499); //选择2499重装载值 总计算为1000ms
IWDG_ReloadCounter(); //先提前喂狗一次
IWDG_Enable();
while(1)
{
IWDG_ReloadCounter(); //每隔xxms喂狗一次
delay_ms (1100);
}
}
通过按键来进行喂狗操作:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Dog.h"
#include "oled.h"
#include "Delay.h"
#include "key.h"
void iwdg_Init()
{
key_Init();
OLED_Init();
OLED_ShowString (1,1,"IWDG TEST");
if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST)!=RESET )
{
OLED_ShowString (2,1,"IWDGRESET");
delay_ms (500);
OLED_ShowString (2,1," ");
delay_ms (100);
RCC_ClearFlag();
}
else{
OLED_ShowString (3,1,"RST");
delay_ms (500);
OLED_ShowString (3,1," ");
delay_ms (100);
RCC_ClearFlag();
}
//WWDG的初始化
//Tiwdg=TLSI*PR预分频系数*（RC+１）
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16); //选择16分频
IWDG_SetReload(2499); //选择2499重装载值 总计算为1000ms
IWDG_ReloadCounter(); //先提前喂狗一次
IWDG_Enable();
while(1)
{
Get_keynum (); //如果一致按下按键，那么无法进行后面喂狗，就会复位
IWDG_ReloadCounter(); //每隔xxms喂狗一次
OLED_ShowString (4,1,"FEED");
delay_ms (200);
OLED_ShowString (4,1," ");
delay_ms (600);
}
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "key.h"
#include "Delay.h"
//按键模块，该模块建议独立文件
void key_Init()
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
GPIO_InitTypeDef key_inItsturt;
key_inItsturt.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
key_inItsturt.GPIO_Pin =GPIO_Pin_1 ;
key_inItsturt.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &key_inItsturt);
}
uint8_t Get_keynum(void)
{
uint8_t keynum=0;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1 )==RESET)
{
delay_ms (20);
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1 )==RESET);
delay_ms (20);
keynum=1;
}
return keynum;
}
IWDG（独立看门狗）的超时时间公式可以通过以下公式来计算：
超时时间=(重载值+1)×(预分频器值+1)LSI_频率\text{超时时间} = \frac{(重载值 + 1) \times (预分频器值 + 1)}{LSI\_频率}"
重载值（IWDG_RLR）：设置IWDG定时器的计数器上限，通常为12位（0~4095），表示计时器的计数周期。
预分频器值（IWDG_PR）：设置IWDG定时器的预分频器。该值可以是 4、8、16、32、64、128、256 中的一个。
LSI 频率：IWDG 使用 LSI（低速内部时钟） 作为时钟源，其频率为 40 kHz（标准值），但可以根据实际情况略有不同。
公式中的每个部分：
重载值：设置定时器计数的最大值。
预分频器：决定了定时器计数的频率。
LSI频率：独立时钟源频率，通常为 40 kHz。
举个例子：
假设：
重载值 = 0x0FFF (4095)
预分频器 = 0x03（预分频器为 64）
LSI频率 = 40 kHz
则超时时间计算为：
超时时间计算为：超时时间=(4095+1)×(64+1)40000=4096×6540000=6.656秒超时时间=40000(4095+1)×(64+1)=400004096×65=6.656秒
WWDG（窗口看门狗）项目：
操作:
1调用APB窗口看门狗的时钟,
2初始化窗口看门狗,包括设置预分频参数,窗口时间WDGTB(T位6保证为1,后五位设置想要"喂狗的时间区段")
3使能 WWDG_Enable()窗口看门狗,同时也要保证WDGTB T位6为1(进行一次初始喂狗)
4在while循环里面进行按键喂狗操作以及测试喂狗的时间
代码案例:
void wwdg_Init()
{
key_Init();
OLED_Init();
OLED_ShowString (1,1,"WWDG TEST");
if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST )!=RESET )//判断WWDG复位情况
{
OLED_ShowString (2,1,"WWDGRESET");
delay_ms (500);
OLED_ShowString (2,1," ");
delay_ms (100);
RCC_ClearFlag();
}
else{
OLED_ShowString (3,1,"RST");
delay_ms (500);
OLED_ShowString (3,1," ");
delay_ms (100);
}
//初始化窗口看门狗
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_WWDG,ENABLE );
WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);//2*2*2=8;
WWDG_SetWindowValue(0x40|21); //到窗口时间30ms
WWDG_Enable(0x40|54); //最晚一共50ms
while(1)
{
Get_keynum (); //如果一致按下按键，那么无法进行后面喂狗，就会复位
//每隔xxms喂狗一次
OLED_ShowString (4,1,"FEED");
delay_ms (20);
OLED_ShowString (4,1," ");
delay_ms (10);
WWDG_SetCounter(0x40|54);
}
}
void key_Init()
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
GPIO_InitTypeDef key_inItsturt;
key_inItsturt.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;
key_inItsturt.GPIO_Pin =GPIO_Pin_1 ;
key_inItsturt.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &key_inItsturt);
}
uint8_t Get_keynum(void)
{
uint8_t keynum=0;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1 )==RESET)
{
delay_ms (20);
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1 )==RESET);
delay_ms (20);
keynum=1;
}
关于 窗口看门狗（WWDG） 的 时间范围公式:
窗口看门狗的超时时间由两个因素决定：
计数器值（CNT）：6位计数器的值，范围从 0 到 63（即 0x00 到 0x3F）。
窗口值：控制在指定的时间窗口内喂狗的时限。
公式
窗口看门狗的超时时间 T_window 的计算公式如下：
Twindow=(预分频器值+1)×(计数器值+1)PCLK1 时钟T_{window} = \frac{(预分频器值 + 1) \times (计数器值 + 1)}{PCLK1 \, 时钟}
预分频器值（WDGTB）：该值控制看门狗时钟的频率，常见值有 1, 2, 4, 8。具体选择哪个预分频器值取决于你的系统时钟（PCLK1）。
计数器值（CNT）：6 位计数器，范围从 0 到 0x3F。
PCLK1 时钟：这是窗口看门狗的时钟源，通常与系统时钟相同，可能是 72 MHz。
举个例子：
假设：
PCLK1 时钟 = 72 MHz
预分频器值 = 4
计数器值 = 0x3F（最大值）
则 窗口看门狗时间范围 为：
Twindow=(4+1)×(63+1)72×106=5×6472×106≈0.0000444 秒=44.4 μsT_{window} = \frac{(4 + 1) \times (63 + 1)}{72 \times 10^6} = \frac{5 \times 64}{72 \times 10^6} \approx 0.0000444 \, \text{秒} = 44.4 \, \mu s
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