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基于STM32F407ZGT6——看门狗

article 2024/11/14 9:46:49

独立看门狗

        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， 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。（需要注意独立看门狗的时钟并不是准确的 32Khz， 而是在 15~47Khz之间的一个可变化的时钟 ）

1.计数器时钟

        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]

计数器时钟CK_CNT= 40/ 4*2^PRV，一个计数时钟到来，计数器就减一。

（置位110和111都是256分频）        

2.重装载计数器

        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 = (4*2^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。

3.键寄存器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。

4.独立看门狗代码

#include "iwdg.h"

/*
	1.取消写保护 IWDG_WriteAccessCmd   0x5555
	2.对LSI时钟分频，32分频  32khz/32=1khz  计一个数：1/1khz = 1ms
		IWDG_SetPrescaler
	3.设置看门狗溢出时间：重装载寄存器值
		IWDG_SetReload
	4.填充自动重装载值
		IWDG_ReloadCounter
	5.使能看门狗
		IWDG_Enable
	6.在程序中定时喂狗
		按键喂狗：判断按键按下后调用IWDG_ReloadCounter
*/
void IWDG_Init_Config(void)
{
	//取消写保护
	
	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
	
	//设置分频系统
	IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_32); 
	//32分频  32khz/32=1khz  倒数一个数：1/1khz = 1/1000hz =0.001s = 1ms
	
	//设置重装载值
	IWDG_SetReload(2000-1);  //数2000个数，用时2s
	IWDG_ReloadCounter();
	
	//启动
	IWDG_Enable();

}

#include "stm32f4xx.h"
#include "uart.h"
#include "led.h"
#include "stdio.h"
#include "timer.h"
#include "pwm.h"
#include "delay.h"
#include "iwdg.h"
int main(void)
{
		//2号分组：2bit给抢占  2bit给响应   0-3  0-3 
		NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 

		key_init();	
		LED0_init();
		GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9); //如果复位，则灯亮

		SysTick_Init(); //系统延时
		//f = 84Mhz/ (83+1)  / (999+1)  = 1Khz
		//pwm频率 = 时钟频率/（分频值+1）/（自动重装载值+1）
		tim13_pwm_led0(84, 3816);
		IWDG_Init_Config();

        delay_ms(30);
		WWDG_SetCounter(0x7f);//窗口看门狗的上限最大值是0x7F，也就是最大值是127，我们自己设置上限，取值在64-127之间，64是0x40，是寄存器内部设置的
		//改变灯的状态
		GPIO_ToggleBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);
				
    }

窗口看门狗

        窗口看门狗跟独立看门狗一样，也是一个递减 计数器不断的往下递减计数，当减到一个固定值0X40 时还不喂狗的话，产生复位，这个值叫窗 口的下限，是固定的值，不能改变。

        这是跟独立看门狗类似的地方，不同的地方是窗口看门狗 的计数器的值在减到某一个数之前喂狗的话也会产生复位，这个值叫窗口的上限，上限值由用户 独立设置。窗口看门狗计数器的值必须在上窗口和下窗口之间才可以喂狗，这就是窗口看门狗中 窗口两个字的含义。

        T[6:0]就是 WWDG_CR的低七位， W[6:0]即是 WWDG-->CFR的低七位。 T[6:0]就是窗口看门狗的计数器，而 W[6:0]则是窗口看门狗的上窗口，下窗口值是固定的（ 0X40）。

        当窗口看门狗的计数器在上窗口值之外被刷新，或者低于下窗口值都会产生复位。 上 窗口值 W[6: 0] 是由用户自己设定的，根据实际要求来设计窗口值，但是一定要确保 窗口值大于 0X40，否则窗口就不存在了

        窗口看门狗时钟来自PCLK1，PCLK1 最大是42M，由RCC 时钟控制器开启。

        计数器时钟由CK 计时器时钟经过预分频器分频得到，分频系数由配置寄存器CFR 的WDGTB[1:0] 配置。其中CK 计时器时钟=PCLK1/4096，除以4096 是手 册规定的，手册没有解释为什么（个人猜测还是为了降频）。所以计数器的时钟CNT_CK=PCLK1/4096/(2^WDGTB)，这就可以算出 计数器减一个数的时间T= 1/CNT_CK = 4096 * (2^WDGTB) / PCLK1。

        窗口看门狗的计数器是一个递减计数器，共有7 位，其值存在控制寄存器CR 的位6:0，即T[6:0]， 当7 个位全部为1 时是0X7F，这个是最大值，当递减到T6 位变成0 时，即从0X40 变为0X3F 时候，会产生看门狗复位。这个值0X40 是看门狗能够递减到的最小值，所以计数器的值只能是： 0X40~0X7F 之间。（64~127）

        当递减计数器递减到0X40 的时候，还不会马上 产生复位（再减一次就复位），如果使能了提前唤醒中断：CFR 位9 EWI 置1，则产生提前唤醒中断，如果真进入了 这个中断的话，就说明程序肯定是出问题了，那么在中断服务程序里面我们就需要做最重要的工 作，比如保存重要数据，或者报警等，这个中断我们也叫它死前中断。

        窗口看门狗必须在计数器的值在一个范围内才可以喂狗，其中下窗口的值是固定的 0X40，上窗口的值可以改变，具体的由配置寄存器CFR 的位6:0 W[6:0] 设置。其值必须大于 0X40，如果小于或者等于0X40 就是失去了窗口的价值，而且也不能大于计数器的值，所以必须 得小于0X7F。

        那窗口值具体要设置成多大？这个得根据我们需要监控的程序的运行时间来决定。 如果我们要监控的程序段A 运行的时间为Ta，当执行完这段程序之后就要进行喂狗，如果在窗 口时间内没有喂狗的话，那程序就肯定是出问题了。一般计数器的值TR 设置成最大0X7F，窗 口值为WR，计数器减一个数的时间为T，那么时间：(TR-WR)*T 应该稍微小于Ta 即可，这样 就能做到刚执行完程序段A 之后喂狗，起到监控的作用，这样也就可以算出WR 的值是多少。

  1. 计数器初始值： WWDG在启动时，计数器的初始值被设定为窗口上限值。

  2. 计数值递减： 计数器的数值递减，不断减小。

  3. 窗口上限值： 窗口上限值是一个阈值，当计数器的值大于窗口上限值时，WWDG可以产生中断。

  4. 可产生中断： 在窗口期内，当计数器的值大于窗口上限值时，WWDG可以产生中断。这时，系统可以执行一些预定义的中断服务程序。

  5. 窗口下限值，产生复位： 当计数器的值小于等于窗口下限值时，WWDG将触发复位。窗口下限值是一个临界值，如果计数器的值在窗口期内没有被重载，则会导致复位。

  6. 窗口期，可以喂狗： 在窗口期内，如果计数器的值大于窗口下限值（0x3F），可以通过喂狗的方式重载计数器的值，防止触发复位。

  7. 非窗口期，喂狗则会复位： 如果计数器的值小于等于窗口下限值，表示已经超过了窗口期，此时喂狗将无效，WWDG将触发复位。

WWDG（窗口看门狗）的框图如下：

  1. 时钟源： PCLK（Peripheral Clock）是来自RCC（Reset and Clock Control）时钟控制器的时钟源。不同型号的STM32芯片，其PCLK的频率可能不同，例如，F103系列是36MHz，F407系列是42MHz，F429系列是45MHz，F767系列是54MHz，H743系列是100MHz，等等。

  2. 分频： 时钟源通过一个固定的分频系数（4096）进入WDG预分频器（WDGTB）。

  3. 递减计数器（CNT）： WDGTB输出的时钟进入看门狗控制寄存器（WWDG_CR），其中T0到T5是一个6位的递减计数器，T6用于判断是否处于窗口期。

  4. 看门狗配置寄存器（WWDG_CFR）： 该寄存器用于配置WWDG的一些参数，包括窗口上限值W[6:0]和比较器（COM）。

  5. 看门狗控制寄存器（WWDG_CR）： 包含递减计数器的当前值T0-T5，判断位T6，激活位WDGA等。

  6. 比较器： 当T0到T5的值大于窗口上限值W[6:0]时，比较器输出为1。

  7. 喂狗操作： 通过写WWDG_CR寄存器，喂狗操作即将递减计数器的当前值重新加载到W[6:0]，这样可以避免复位。在窗口期内有效，可以通过该操作刷新看门狗计数。

  8. 判断是否复位： 复位的判断条件包括T6为0和WDGA激活位为1，同时还要判断是否在窗口期内进行了喂狗操作。如果不在窗口期内进行喂狗或者T6为0，则WWDG将触发复位。

总的来说，WWDG的工作框图涉及到时钟源的分频、递减计数器、窗口配置、比较器、喂狗操作，以及复位的判断条件。这些都是为了保证WWDG的正常工作和对程序运行的监测。 WWDG超时时间计算

最大值怎么算出来的？（了解即可）

        例如WDGTB=0时，当计数值为0x40时，递减计数器再减一次，就产生复位 了，那这减1的时间就等于计数器的周期=1/CNT_CK = 4096 * (2^WDGTB)/PCLK1 = 1/30 * 4096 *2^0 =136.53us，这个就是最短的超时时间。

        如果T[5:0] 全部装满为1，即63，当他减到0X40 变 成0X3F 时，所需的时间就是最大的超时时间=136.532^6=136.5364=8.74ms。同理，当WDGTB 等于1/2/3 时，代入公式即可。

代码

#include "wwdg.h"
#include "stm32f4xx.h"
/*	
	1.APB1时钟使能
	2.时钟分频 42MHZ
		WWDG_SetPrescaler 
	3.设置窗口值
		WWDG_SetWindowValue
	4.窗口计数器使能
		WWDG_Enable
	5.需要定时喂狗
*/
//   上窗口前时间(127-100)*780us = 21.06ms
//		喂狗时间		(100-64)*780us = 28.08ms
void WWDG_Init_Config(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);

	WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);	//4分频， 42Mhz/ 4096 / 8 = 1281hz   计数计一个数时间为780us

	//0x7f - 0x40    127-64
	WWDG_SetWindowValue(100);
	
	WWDG_Enable(0x7f);

}
#include "public.h"

int main(void)
{
	//2号分组：2bit给抢占  2bit给响应   0-3  0-3 
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 
	SysTick_Init();
	KEY_Init();	
	LED_Init();
	GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9); //如果复位，则灯亮
	
	WWDG_Init_Config();
	while(1)
	{
		Delay_ms(30);
		WWDG_SetCounter(0x7f);
		//改变灯的状态
		GPIO_ToggleBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);
	}	
}

总结

独立看门狗与窗口看门狗区别如下：

（1）独立看门狗没有中断，窗口看门狗有中断。

（2）独立看门狗有硬件、软件之分，窗口看门狗只能软件控制。

（3）独立看门狗只有下限，窗口看门狗又下限和上限。

（4）独立看门狗是12位递减的。窗口看门狗是7位递减的。

（5）独立看门狗是用的内部的大约40kHz RC振荡器，窗口看门狗是用的系统时钟APB1ENR。

（6）独立看门狗Iwdg——独立于系统之外，因为有独立时钟，所以不受系统影响的系统故障探测器。

窗口看门狗wwdg——系统内部的故障探测器，时钟与系统相同。如果系统时钟不走了，这个狗也就失去作用了。主要用于监视软件错误。

（7）独立看门狗没有中断功能，窗口看门狗有中断。

        独立看门狗（Independent Watchdog）：适用于需要在预定时间间隔内检测系统运行状态的场景。它独立于系统其他组件工作，定期检查系统的活动状态。如果系统在设定的时间内未喂狗，独立看门狗将触发重启操作。用于检测系统死锁、无限循环等严重故障，并执行相应的恢复措施，确保系统稳定性和可靠性。

        窗口看门狗（Windowed Watchdog）：适用于需要在严格的时间窗口内监测系统运行状态的场景。它要求系统在指定的时间窗口内喂狗，而不仅仅是在预定时间间隔内。只有在窗口内喂狗，才能防止看门狗触发重启操作。用于实时系统或对时间敏感的应用，确保系统在严格的时间要求内正常运行，避免因执行时间超出预期而触发看门狗重启。

        综合来说，当系统对时间要求较为严格，需要确保在严格的时间窗口内完成特定任务时，通常会选择窗口看门狗。而当需要独立于系统其他组件工作、定期检查系统状态，并在发生严重故障时执行恢复操作时，通常会选择独立看门狗。


http://www.kler.cn/a/308578.html

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