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WDG看门狗

news 来源：原创 2025/4/29 22:37:22

WDG（Watchdog）看门狗是一种硬件电路或软件机制，用于监控程序的运行状态，防止程序因设计漏洞、硬件故障或电磁干扰等原因出现卡死或跑飞现象，从而保证系统的可靠性和安全性

工作原理

看门狗本质上是一个定时器，当程序在指定时间范围内没有执行“喂狗”（重置计数器）操作时，看门狗会自动产生复位信号，重启系统

。喂狗操作是通过程序定期清零计数器来完成的，只要程序正常运行，计数器就不会溢出，系统也不会被复位

喂狗的含义：

防止超时：看门狗定时器会在设定的超时时间内等待一个信号（即“喂狗”操作）。如果在超时时间内没有收到这个信号，看门狗定时器会触发一个系统复位或中断，以尝试恢复系统的正常运行。
保持系统活跃：在系统正常运行时，需要定期执行“喂狗”操作，即向看门狗定时器发送一个信号，重置其计时器。这样做可以防止看门狗定时器超时，从而避免不必要的系统复位。
监控系统状态：喂狗操作通常在系统的主循环或关键任务中执行，以确保这些任务正在正常运行。如果在某个点系统卡住或遇到错误，喂狗操作可能会被遗漏，导致看门狗定时器超时并触发系统复位。

1.8V供电区：这是看门狗电路的供电区域，确保看门狗在1.8V的电压下工作。
VDD供电区：看门狗功能处于VDD供电区，这意味着即使在停机和待机模式下，看门狗也能正常工作。
LSI（40 kHz）：这是内部低速时钟（Low-Speed Internal clock），频率为40 kHz。它为看门狗提供独立的时钟源。
8位预分频器：预分频器用于调整时钟频率。它将LSI的频率分频，以适应看门狗计数器的需求。
预分频寄存器（IWDG_PR）：这个寄存器用于设置预分频器的分频值。通过改变这个寄存器的值，可以调整看门狗计数器的时钟频率。
状态寄存器（IWDG_SR）：这个寄存器用于存储看门狗的状态信息，如计数器的当前值和看门狗是否处于复位状态。
重装载寄存器（IWDG_RLR）：这个寄存器用于设置看门狗计数器的重装值。当计数器达到这个值时，看门狗会产生复位信号。
12位重装数值：这是看门狗计数器的重装值，用于设置计数器的初始值。
12位递减计数器：这是看门狗的核心部分，它是一个12位的计数器，用于计时。当计数器从重装值递减到0时，看门狗会产生复位信号。
键寄存器（IWDG_KR）：这个寄存器用于写入操作，通常需要特定的键值才能写入其他寄存器，以防止误操作。
IWDG复位：当计数器递减到0时，看门狗会产生复位信号，重启系统。

40000 (40 kHz)：这是LSI（Low-Speed Internal clock）的频率，即内部低速时钟的频率。这个频率是40 kHz，意味着每秒钟有40,000个周期。这个值通常由微控制器的硬件规格决定。

假设我们选择预分频系数为16（即PR[2:0] = 2），并且RL[11:0] = 0x000（即RL = 0）和RL[11:0] = 0xFFF（即RL = 4095）。

LSI时钟周期 TLSI： TLSI=FLSI1=400001秒=0.025毫秒
最短时间计算（RL = 0）： TIWDG=TLSI×PR预分频系数×(RL+1)=0.025毫秒×16×(0+1)=0.4毫秒
最长时间计算（RL = 4095）： TIWDG=0.025毫秒×16×(4095+1)=1638.4毫秒

WWDG框图

PCLK1：这是来自RCC时钟控制器的时钟信号，用于驱动看门狗的预分频器。
看门狗预分频器（WWDGTB）：这个模块用于分频PCLK1时钟信号，以产生适合看门狗计数器的时钟频率。
6位递减计数器（CNT）：这是看门狗的核心计数器，它是一个6位的计数器，用于计时。计数器从预设的重装值递减到0，然后自动重装。T6是标志位
看门狗控制寄存器（WWDG_CR）：这个寄存器用于控制看门狗的行为，包括设置窗口上限（W）和启动看门狗（WDGA）。
看门狗配置寄存器（WWDG_CFR）：这个寄存器用于配置看门狗的窗口下限（W）和窗口使能（WINEN）。
比较器：这个模块用于比较计数器的当前值（T6:0）和窗口上限（W6:0）。如果计数器的值超出了窗口范围（即T6:0 > W6:0），比较器的输出为1，触发看门狗复位。
复位：当计数器的值超出窗口范围时，看门狗会产生复位信号，重启系统。
写入WWDG_CR：通过写入控制寄存器，可以启动看门狗并设置窗口上限。

标志位减到0产生溢出进行复位

喂狗太晚，6位计数器减到0了，复位，喂狗太早，计数器的值超过窗口值（上面的看门狗配置寄存器），复位

代码示例：

1.独立看门狗

第一步：开启LSI时钟（不需要写）

第二步：解除写保护

第三步：写入预分频器和重装寄存器

最后一步，独立看门狗使能

设置一下超时时间，选择分频系数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();						//OLED初始化
	Key_Init();							//按键初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "IWDG TEST");
	
	/*判断复位信号来源*/
	if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) == SET)	//如果是独立看门狗复位
	{
		OLED_ShowString(2, 1, "IWDGRST");			//OLED闪烁IWDGRST字符串
		Delay_ms(500);
		OLED_ShowString(2, 1, "       ");
		Delay_ms(100);
		
		RCC_ClearFlag();							//清除标志位
	}
	else											//否则，即为其他复位
	{
		OLED_ShowString(3, 1, "RST");				//OLED闪烁RST字符串
		Delay_ms(500);
		OLED_ShowString(3, 1, "   ");
		Delay_ms(100);
	}
	
	/*IWDG初始化*/
	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);	//独立看门狗写使能
	IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16);			//设置预分频为16
	IWDG_SetReload(2499);							//设置重装值为2499，独立看门狗的超时时间为1000ms
	IWDG_ReloadCounter();							//重装计数器，喂狗
	IWDG_Enable();									//独立看门狗使能
	
	while (1)
	{
		Key_GetNum();								//调用阻塞式的按键扫描函数，模拟主循环卡死
		
		IWDG_ReloadCounter();						//重装计数器，喂狗
		
		OLED_ShowString(4, 1, "FEED");				//OLED闪烁FEED字符串
		Delay_ms(200);								//喂狗间隔为200+600=800ms
		OLED_ShowString(4, 1, "    ");
		Delay_ms(600);
	}
}

2.窗口看门狗

第一步：开启窗口看门狗APB1时钟

第二步：配置各个寄存器（预分频，窗口值）

第三步：写入控制寄存器CR（看门狗使能位，计数器溢出标志位，计数器有效位）

之后不断向计数器写入想要的重装值，就可以进行喂狗了

设置超时时间和窗口时间

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();						//OLED初始化
	Key_Init();							//按键初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "WWDG TEST");
	
	/*判断复位信号来源*/
	if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST) == SET)	//如果是窗口看门狗复位
	{
		OLED_ShowString(2, 1, "WWDGRST");			//OLED闪烁WWDGRST字符串
		Delay_ms(500);
		OLED_ShowString(2, 1, "       ");
		Delay_ms(100);
		
		RCC_ClearFlag();							//清除标志位
	}
	else											//否则，即为其他复位
	{
		OLED_ShowString(3, 1, "RST");				//OLED闪烁RST字符串
		Delay_ms(500);
		OLED_ShowString(3, 1, "   ");
		Delay_ms(100);
	}
	
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);	//开启WWDG的时钟
	
	/*WWDG初始化*/
	WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);			//设置预分频为8
	WWDG_SetWindowValue(0x40 | 21);					//设置窗口值，窗口时间为30ms
	WWDG_Enable(0x40 | 54);							//使能并第一次喂狗，超时时间为50ms
	
	while (1)
	{
		Key_GetNum();								//调用阻塞式的按键扫描函数，模拟主循环卡死
		
		OLED_ShowString(4, 1, "FEED");				//OLED闪烁FEED字符串
		Delay_ms(20);								//喂狗间隔为20+20=40ms
		OLED_ShowString(4, 1, "    ");
		Delay_ms(20);
		
		WWDG_SetCounter(0x40 | 54);					//重装计数器，喂狗
	}
}