STM32 - STM32 独立看门狗学习笔记 - 《嵌入式开发》

独立看门狗的作用
理解独立看门狗框图
通过 HAL 库函数来配置独立看门狗的步骤

STM32 的独立看门狗由内部专门的 40Khz 低速时钟驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。这里需要注意独立看门狗的时钟是一个内部 RC 时钟，所以并不是准确的 40Khz，而是在 30~60Khz 之间的一个可变化的时钟，只是我们在估算的时候，以 40Khz 的频率来计算，看门狗对时间的要求不是很精确，所以，时钟有些偏差，都是可以接受的。

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 IWDG_RESET。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。

独立看门狗由 VDD 电压域供电，在停止模式和待机模式下仍能工作。

独立看门狗相关的库函数操作函数在文件 stm32f1xx_hal_iwdg.c 和对应的头文件 stm32f1xx_hal_iwdg.h 中。

独立看门狗的作用

独立看门狗一般用来检测和解决由程序引起的故障。

比如一个程序正常运行的时间是 50ms，在运行完这个段程序之后紧接着进行喂狗，我们设置独立看门狗的定时溢出时间为 60ms，比我们需要监控的程序 50ms 多一点，如果超过 60ms 还没有喂狗，那就说明我们监控的程序出故障了，跑飞了，那么就会产生系统复位，让程序重新运行。

理解独立看门狗框图

本节内容来自野火《STM32 HAL 库开发实战指南—基于F103霸道_V2》

1. 独立看门狗时钟

独立看门狗的时钟由独立的 RC 振荡器 LSI 提供，即使主时钟发生故障它仍然有效，非常独立。 LSI 的频率一般在 30~60KHZ 之间，根据温度和工作场合会有一定的漂移，我们一般取 40KHZ，所以独立看门狗的定时时间并不一定非常精确，只适用于对时间精度要求比较低的场合。

2. 预分频器寄存器 Prescaler register (IWDG_PR)

递减计数器的时钟由 LSI 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 IWDG_PR 来设置分频因子，分频因子可以是： [4,8,16,32,64,128,256,256]，计数器时钟 CK_CNT= 40/ 4*2^PRV，一个计数器时钟计数器就减一。

3. 计数器

独立看门狗的计数器是一个 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：IWDG_RESET，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，喂狗的方式为往键寄存器 IWDG_KR 中写入0xAAAA，IWDG_RLR 中的值就会被重新加载到计数器，从而避免产生看门狗复位。

4. 重装载寄存器 Reload register (IWDG_RLR)

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独立看门狗的溢出时间。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。

5. 键寄存器 Key register (IWDG_KR)

键寄存器 IWDG_KR 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。

通过往键寄存器写 0XCCC 来启动看门狗是属于软件启动的方式，一旦独立看门狗启动，它就关不掉，只有复位才能关掉。

6. 状态寄存器 Status register (IWDG_SR)

状态寄存器 SR 只有位 0： PVU 和位 1： RVU 有效，这两位只能由硬件操作，软件操作不了。

RVU：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。
PVU:：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 RVU/PVU 等于 0 的时候才可以更新重装载寄存器/预分频寄存器。
通过 HAL 库函数来配置独立看门狗的步骤

文字主要来自正点原子《STM32F1开发指南-HAL库版本_V1.0》

1. 取消寄存器写保护（向 IWDG_KR 写入 0X5555）

首先我们必须取消 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器的写保护，这样才可以设置寄存器 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 的值。取消写保护和设置预分频系数以及重装载值在 HAL 库中是通过函数 HAL_IWDG_Init 实现的。该函数声明为：
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);
该函数只有一个入口参数 hiwdg，该参数是 IWDG_HandleTypeDef 结构体指针类型。结构体IWDG_HandleTypeDef 定义如下：

typedef struct
{
    IWDG_TypeDef *Instance;
    IWDG_InitTypeDef Init;
}IWDG_HandleTypeDef;

成员变量 Instance 用来设置看门狗寄存器基地址，实际上在 HAL 库中已经通过标识符定义了，这里对于独立看门狗直接设置为标识符 IWDG 即可。
成员变量 Init 是一个 IWDG_InitTypeDef 结构体类型，该结构体只有 2 个成员变量，分别用来设置独立看门狗的预分频系数和重装载值，定义如下：
```
typedef struct
{
  uint32_t Prescaler;
  uint32_t Reload;
}IWDG_InitTypeDef;
```
HAL_IWDG_Init 函数使用的一般方法为： ```c IWDG_HandleTypeDef IWDG_Handler; //独立看门狗句柄

IWDG_Handler.Instance = IWDG; //独立看门狗 IWDG_Handler.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64; //设置 IWDG 分频系数 IWDG_Handler.Init.Reload = 500; //重装载值

HAL_IWDG_Init(&IWDG_Handler); //初始化看门狗 ``` 上面程序的作用是初始化 IWDG，设置分频系数为 64，重装载值为 500。

喂狗时间计算方式

设置完预分频系数和重装载值后，我们就可以知道看门狗的喂狗时间（也就是看门狗溢出时间），该时间的计算方式为：
T**out**=((4× 2^prer) × rlr) /32
其中 T 为看门狗溢出时间（单位为 ms）； prer 为看门狗时钟预分频值（IWDG_PR 值），范围为 0~7； rlr 为看门狗的重装载值（IWDG_RLR 的值）。

比如我们设定 prer 值为 4（ 4 代表的是 64 分频， HAL 库中可以使用宏定义标识符 IWDG_PRESCALER_64）， rlr 值为 500，那么就可以得到 T=64× 500/32=1000ms，这样，看门狗的溢出时间就是 1s，只要你在一秒钟之内，有一次写入 0XAAAA 到 IWDG_KR，就不会导致看门狗复位（当然写入多次也是可以的）。这里需要提醒大家的是，看门狗的时钟不是准确的 32Khz，所以在喂狗的时候，最好不要太晚了，否则，有可能发生看门狗复位。

2. 重载计数值喂狗（向 IWDG_KR 写入 0XAAAA）

在 HAL 中重载计数值的函数是 HAL_IWDG_Refresh，该函数声明为：
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);
该函数有一个入口参数为前面讲解的 IWDG_HandleTypeDef 结构体类型指针，它的作用是把值 0xAAAA 写入到IWDG_KR 寄存器，从而触发计数器重载，即实现独立看门狗的喂狗操作。

3. 启动看门狗(向 IWDG_KR 写入 0XCCCC)

HAL 库函数里面启动独立看门狗的函数是 HAL_IWDG_START：
`HAL_IWDG_START(hiwdg);`

通过上面 3 个步骤，我们就可以启动 STM32F1 的独立看门狗了，使能了看门狗，在程序里面就必须间隔一定时间喂狗，否则将导致程序复位。

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