看门狗概述


为什么要看门狗？


  在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的模块或者芯片，俗称“看门狗”(watchdog) 。


看门狗解决的问题是什么？


  在启动正常运行的时候，系统不能复位。
  在系统跑飞（程序异常执行）的情况，系统复位，程序重新执行。


几个看门狗？


  STM32内置两个看门狗，提供了更高的安全性，时间的精确性和使用的灵活性。两个看门狗设备（独立看门狗/窗口看门狗)可以用来检测和解决由软件错误引起的故障。当计数器达到给定的超时值时，触发一个 中断（仅适用窗口看门狗）或者产生系统复位。
    独立看门狗（IWDG)由专用的低速时钟（LSI)驱动，即使主时钟发生故障它仍有效。独立看门狗适合应用于需要看门狗作为一个在主程序之外 能够完全独立工作，并且对时间精度要求低的场合。
    窗口看门狗由从APB1时钟分频后得到时钟驱动。通过可配置的时间窗口来检测应用程序非正常的过迟或过早操作。 窗口看门狗最适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的程序。


独立看门狗


功能描述


  第一步：启动寄存器。
    在键值寄存器（IWDG_KR)中写入0xCCCC，开始启用独立看门狗。此时计数器开始从其复位值0xFFF递减，当计数器值计数到尾值0x000时会产生一个复位信号（IWDG_RESET)。
  第二步：喂狗
    无论何时，只要在键值寄存器IWDG_KR中写入0xAAAA（通常说的喂狗）, 自动重装载寄存器IWDG_RLR的值就会重新加载到计数器，从而避免看门狗复位。
  第三步：程序异常
    如果程序异常，就无法正常喂狗，从而系统复位。
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寄存器


  键值寄存器IWDG_KR: 0~15位有效（写保护在该寄存器中设置，可看下图）
  预分频寄存器IWDG_PR：0~2位有效。具有写保护功能，要操作先取消写保护
  重装载寄存器IWDG_RLR：0~11位有效。具有写保护功能，要操作先取消写保护。
  状态寄存器IWDG_SR：0~1位有效
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独立看门狗超时时间


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溢出时间计算：
  Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40 （M3)
  时钟频率LSI=40K， 一个看门狗时钟周期就是最短超时时间。
最长超时时间= (IWDG_RLR寄存器最大值）X看门狗时钟周期


IWDG独立看门狗操作库函数


void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess);//取消写保护：0x5555使能
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler);//设置预分频系数：写PR
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload);//设置重装载值：写RLR
void IWDG_ReloadCounter(void);//喂狗：写0xAAAA到KR
void IWDG_Enable(void);//使能看门狗：写0xCCCC到KR
FlagStatus IWDG_GetFlagStatus(uint16_t IWDG_FLAG);//状态：重装载/预分频 更新
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独立看门狗操作步骤


  ① 取消寄存器写保护：
    IWDG_WriteAccessCmd();
  ② 设置独立看门狗的预分频系数，确定时钟:
    IWDG_SetPrescaler();
  ③ 设置看门狗重装载值，确定溢出时间:
    IWDG_SetReload();
  ④ 使能看门狗
    IWDG_Enable();
  ⑤ 应用程序喂狗:
    IWDG_ReloadCounter();


  溢出时间计算：
    Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40 （M3)


窗口看门狗


  之所以称为窗口就是因为其喂狗时间是一个有上下限的范围内(窗口），你可以通过设定相关寄存器，设定其上限时间（下限固定）。喂狗的时间不能过早也不能过晚。
  而独立看门狗限制喂狗时间在0-x内，x由相关寄存器决定。喂狗的时间不能过晚。


窗口看门狗工作示意图


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窗口看门狗框图：


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窗口看门狗工作过程总结


  STM32F的窗口看门狗中有一个7位的递减计数器T[6:0]，它会在出现下述2种情况之一时产生看门狗复位：
    当喂狗的时候如果计数器的值大于某一设定数值W[6:0]时，此设定数值在WWDG_CFR寄存器定义。
     当计数器的数值从0x40减到0x3F时【T6位跳变到0】 。
  如果启动了看门狗并且允许中断，当递减计数器等于0x40时产生早期唤醒中断（EWI),它可以用于喂狗以避免WWDG复位。


窗口看门狗超时时间


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为什么要窗口看门狗？


  对于一般的看门狗，程序可以在它产生复位前的任意时刻刷新看门狗，但这有一个隐患，有可能程序跑乱了又跑回到正常的地方，或跑乱的程序正好执行了刷新看门狗操作，这样的情况下一般的看门狗就检测不出来了；
  如果使用窗口看门狗，程序员可以根据程序正常执行的时间设置刷新看门狗的一个时间窗口，保证不会提前刷新看门狗也不会滞后刷新看门狗，这样可以检测出程序没有按照正常的路径运行非正常地跳过了某些程序段的情况。


窗口看门狗其他注意事项：


  上窗口值W[6:0]必须大于下窗口值0x40。否则就无窗口了。
  窗口看门狗时钟来源PCLK1（APB1总线时钟）分频后。


常用寄存器和库函数描述


控制寄存器WWDG_CR


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  void WWDG_Enable(uint8_t Counter);//启动并设置初始值
  void WWDG_SetCounter(uint8_t Counter);//喂狗


配置寄存器WWDG_CFR


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  void WWDG_EnableIT(void);//使能提前唤醒中断
  void WWDG_SetPrescaler(uint32_t WWDG_Prescaler);
  void WWDG_SetWindowValue(uint8_t WindowValue);


状态寄存器WWDG_SR


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  FlagStatus WWDG_GetFlagStatus(void);
  void WWDG_ClearFlag(void);


窗口看门狗配置过程


   ①使能看门狗时钟：
    RCC_APB1PeriphClockCmd();
  ② 设置分频系数：
    WWDG_SetPrescaler();
  ③ 设置上窗口值：
    WWDG_SetWindowValue();
  ④ 开启提前唤醒中断并分组(可选)：
    WWDG_EnableIT();
    NVIC_Init();
  ⑤ 使能看门狗：
    WWDG_Enable();
  ⑥ 喂狗:
    WWDG_SetCounter();
  ⑦编写中断服务函数
    WWDG_IRQHandler();