【STM32嵌入式系统设计与开发】——12IWDG(独立看门狗应用)

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一、任务描述
二、任务实施
- 1、ActiveBeep工程文件夹创建
- 2、函数编辑
- - （1）主函数编辑
  - （2）USART1初始化函数(usart1_init())
  - （3）USART数据发送函数（ USART1_Send_Data（））
  - （4）USART数据发送函数（ USART1_IRQHandler(））
  - （5）系统时间初始化函数（ SystemTinerInit(））
  - （6）等待计时函数（ WaitTimerOut(））
  - （7）系统时间定时器中断服务函数（ TIM3_IRQHandler(））
  - （8）获取系统计时时间函数（ GetSystemTimer(））
  - （9）外部中断4初始化函数（ EXTIX_Init(））
  - （10）外部中断4服务函数（ EXTI4_IRQHandler(））
  - （11）独立看门狗初始化函数(IWDG_Init())
  - （12）喂独立看门狗函数(IWDG_Feed())
- 3、宏定义
- - 定时器宏定义
  - 中断宏定义
  - 独立看门狗宏定义
- 4、知识链接
- - （1）独立看门狗
  - （2）独立看门狗时间计算
- 5、工程测试

STM32资料包：
百度网盘下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1mWx9Asaipk-2z9HY17wYXQ?pwd=8888
提取码：8888

一、任务描述

在这里插入图片描述

二、任务实施

观察电路图:
TXD(底板) ————————> PA10
RXD(底板) ————————> PA9
DK1(底板) ————————> PC4
D1 (底板) ————————> PA8
使用USB-AB型数据线，连接15核心板USB口,串口发送接收到的数据。在这里插入图片描述

1、ActiveBeep工程文件夹创建

步骤1：复制工程模板“1_Template”重命名为“9_IWDG”。
在这里插入图片描述

步骤2：修改项目工程名，先删除projects文件夹内除了Template.uvprojx文件外的所有内容并修改为“IWDG.uvprojx”。并删除output/obj和output/lst中的所有文件。
请添加图片描述

步骤3：运行“Exit.uvprojx”打开目标选项“Options for Target”中的“Output”输出文件，并修改可执行文件名称为“IWDG”点击“OK”保存设置。最后点击“Rebuild”编译该工程生成Usart文件。
请添加图片描述
步骤4：复制“2_SingleKey”中的"1_LED"和"SingleKey"文件复制到hardware中。

步骤5：在“system”中新建“iwdg”文件夹，并新建“iwdg.c”和“iwdg.h”文件。在这里插入图片描述
步骤5：工程组文件中添加“led.c”和“SingleKey.c”文件。
请添加图片描述
步骤5：工程组文件中添加“iwdg.c”和“iwdg.h”文件。

步骤6：目标选项添加添加头文件路径。

2、函数编辑

（1）主函数编辑

置的硬件设备，用于监视单片机的运行情况。如果程序出现了错误或者陷入了无限循环，独立看门狗就会启动，重置单片机，让其恢复到安全状态。
在这里插入图片描述
步骤1：端口初始化准备

	//函数初始化，端口准备delay_init();                   //启动滴答定时器usart1_init(9600);              //USART1初始化LED_Init();                     //板载LED初始化SystemTinerInit(1000-1,7200-1); //系统时间初始化 定时100msExpKeyInit();                   //开发板按键初始化LED = 0;  delay_ms(800);                  //让人看得到灭IWDG_Init(4,625);               //与分频数为64,重载值为625,溢出时间为1sLED = 1;delay_ms(800);

在这里插入图片描述
步骤2：实现一个简单的计时器，并在每秒打印一次计时信息。利用LED状态的改变来指示系统正在运行。

	while(1){	IWDG_Feed();//如果DK1按下,则喂狗LED = 0;delay_ms(100);LED = 1;delay_ms(100);if(!DK1)    //按下DK1按键delay_ms(1000);delay_ms(20);}

在这里插入图片描述

（2）USART1初始化函数(usart1_init())

配置了 PA9 为复用推挽输出，用于 USART1 的 TXD，并配置了 PA10 为浮空输入，用于 USART1 的 RXD。并配置了 USART1 的参数，包括波特率、数据位长度、停止位数、校验位、硬件流控制和工作模式。

/*********************************************************************@Function  : USART1初始化@Parameter : bound : 波特率 @Return    : N/A
**********************************************************************/   	
void usart1_init(uint32_t bound)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;             										          // 定义 GPIO 初始化结构体USART_InitTypeDef USART_InitStructure;            										          // 定义 USART 初始化结构体NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;              										          // 定义 NVIC 初始化结构体/* 时钟使能：启用 USART1 和 GPIOA 的时钟 */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/* 引脚复用配置 */  // 配置 PA9 为复用推挽输出，用于 USART1 的 TXDGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;   		                             // 设置 GPIO 端口GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                                // 设置 GPIO 速度GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 								 // 设置 GPIO 模式为复用推挽GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);          							     // 初始化 GPIO// 配置 PA10 为浮空输入，用于 USART1 的 RXDGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;                                      // 设置 GPIO 端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;                           // 设置 GPIO 模式为浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                                          // 初始化 GPIO/* NVIC 中断配置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;                               // 设置中断通道为 USART1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;                       // 设置抢占优先级为3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;                              // 设置子优先级为3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                 // 使能中断通道NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                                 // 初始化 NVIC/* USART1 配置 */ USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;                                     // 设置波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;                     // 设置数据位长度为8位USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;                          // 设置停止位为1位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;                             // 设置校验位为无校验USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 设置硬件流控制为无USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;                 // 设置工作模式为接收和发送USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);                                       // 初始化 USART1/*中断配置*/USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);                                //开接受中断 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE);                                //开空闲中断USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);                                 //开发送中断	USART_Cmd(USART1, ENABLE);                                                  //启用USART1USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = SET;	                                    //置位发送允许标志	      
}

在这里插入图片描述

（3）USART数据发送函数（ USART1_Send_Data（））

初始化PD14端口，并为推挽输出。

/*********************************************************************@Function  : USART数据发送函数@Parameter : Data 	 ：要发送的数据缓存.Lenth  ：发送长度@Return    : 发送状态   1 ：失败   0 ：成功
**********************************************************************/
char USART1_Send_Data(char* Data,uint8_t Lenth) 
{uint8_t uNum = 0;if(USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State == 1)                       //判断发送标志位是否置1{USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = 0;                       //将发送标志位清零，表示数据已经成功放入缓存，等待发送USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len = Lenth;                     //获取需要发送的数据的长度       for(uNum = 0;uNum < USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len;uNum ++)   //将需要发送的数据放入发送缓存{USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Buffer[uNum] = Data[uNum];}USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);			            //数据放入缓存后打开发送中断，数据自动发送}return USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State;                        //返回放数据的状态值，为1表示发送失败，为0表示发送成功了
}

在这里插入图片描述

（4）USART数据发送函数（ USART1_IRQHandler(））

/*********************************************************************@Function  : USART1中断服务函数@Parameter : N/A @Return    : N/A
**********************************************************************/
void USART1_IRQHandler(void)                
{uint8_t Clear = Clear;                                                                           // 定义清除标志的变量，并初始化为自身static uint8_t uNum = 0;                                                                          // 静态变量，用于循环计数if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)                                                // 判断读数据寄存器是否为非空{USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE);                                                           // 清零读数据寄存器，其实硬件也可以自动清零USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Buffer[USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num ++] = \(uint16_t)(USART1->DR & 0x01FF);                                                              // 将接收到的数据存入接收缓冲区(USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num) &= 0xFF;                                                     // 防止缓冲区溢出} else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET)   // 检测空闲{Clear = USART1 -> SR;                                                                         // 读SR位Clear = USART1 -> DR;                                                                       // 读DR位，USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Len = USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num;                              // 获取数据长度for(uNum = 0; uNum < USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Len; uNum ++)          {USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Data[uNum] = USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Buffer[uNum];      // 将接收到的数据复制到接收数据缓冲区}USART_DataTypeStr.Usart_Rx_Num = 0;                                                           // 清空接收计数器USART_DataTypeStr.Usart_Rc_State = 1;                                                         // 数据读取标志位置1，读取串口数据}if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_TXE) != RESET)                                                  // 判断发送寄存器是否为非空{USART1->DR = \((USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Buffer[USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num ++]) & (uint16_t)0x01FF);    // 发送数据(USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num) &= 0xFF;                                                       // 防止缓冲区溢出if(USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num >= USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Len){   USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,DISABLE);                                                // 发送完数据，关闭发送中断USART_DataTypeStr.Usart_Tx_Num = 0;                                                         // 清空发送计数器USART_DataTypeStr.Usart_Tc_State = 1;                                                       // 发送标志置1，可以继续发送数据了} 		}}

在这里插入图片描述

（5）系统时间初始化函数（ SystemTinerInit(））

Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us，Ft=定时器工作频率,单位:Mhz；初始化TIM3定时器，配置定时器的周期值、预分频值、计数模式等参数，并使能定时器及其中断

/*********************************************************************@Function  : 系统时间初始化@Parameter : arr：自动重装值。psc：时钟预分频数@Return    : N/A@Read 			：Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us，Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
**********************************************************************/
void SystemTinerInit(uint16_t arr, uint16_t psc)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;               // 定义TIM基本参数结构体NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                         // 定义中断优先级配置结构体/* 时钟使能 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);         // 使能TIM3时钟/* TIM配置 */TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;                      // 设置定时器的周期值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = psc;                   // 设置定时器的预分频值TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;      // 设置时钟分频因子为1TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 设置计数模式为向上计数TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);              // 初始化TIM3定时器/* 允许中断 */TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);                   // 使能TIM3更新（溢出）中断/* NVIC 配置 */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;              // 设置TIM3中断通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;    // 设置TIM3中断的抢占优先级为0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;           // 设置TIM3中断的子优先级为3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;              // 使能TIM3中断通道NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                              // 初始化NVIC/* 使能TIMx */TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);                                       // 使能TIM3定时器
}

（6）等待计时函数（ WaitTimerOut(））

定时器超时检测功能，根据传入的参数 gTimer 和系统时钟计数器，判断定时器是否超时，并返回相应的状态。

/*********************************************************************@Function  : 等待计时@Parameter : gTimer ：等待时间，100ms一个单位@Return    : 1表示超时，0表示未超时
**********************************************************************/
uint8_t WaitTimerOut(uint32_t gTimer)
{	uint32_t GTr = 0;                         // 定义变量用于存储定时器剩余时间if(gTimer==0) return 1;                   // 如果等待时间为0，则直接返回1，表示不等待GTr = SystemTimer % gTimer;	              // 计算定时器剩余时间if((GTr==0) && (!Rti) && (Gti != gTimer)) // 如果定时器剩余时间为0，且上次未检测到超时，并且当前定时器时间不等于上次记录的时间{ Rti=1;                                // 设置标志表示检测到定时器超时Gti = gTimer;                         // 更新记录的定时器时间return 1;                             // 返回1表示超时}else if((GTr!=0) && (Rti))                // 如果定时器剩余时间不为0，且上次检测到超时，则将标志置为0Rti=0;if(!GetTimer) GetTimer = SystemTimer;	  // 如果记录定时器开始时间为0，则将其设置为当前系统时间if(SystemTimer - GetTimer == gTimer)      // 如果当前系统时间减去记录的定时器开始时间等于设定的等待时间，则返回1表示超时{ GetTimer = 0;                         // 将记录的定时器开始时间清零，准备下一次记录return 1;                             // 返回1表示超时}return 0;                                 // 返回0表示未超时
}

在这里插入图片描述

（7）系统时间定时器中断服务函数（ TIM3_IRQHandler(））

实现TIM3定时器的中断服务程序，每次定时器溢出时，增加 SystemTimer 计数值，并在计数到60时归零，同时清除中断标志位。

/*********************************************************************@Function  : 系统时间定时器中断服务函数@Parameter : N/A@Return    : N/A
**********************************************************************/
void TIM3_IRQHandler(void)   
{	// 检查定时器更新中断是否触发if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET) // 溢出中断{SystemTimer++;                                // 系统时间计数器加1if(SystemTimer == 60)	                        // 如果系统时间计数器达到60，则重置为0，并且清零记录的定时器开始时间{	SystemTimer = 0;GetTimer = 0;}}// 清除定时器更新中断标志位TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);     // 清除中断标志位
}

在这里插入图片描述

（8）获取系统计时时间函数（ GetSystemTimer(））

/*********************************************************************@Function  : 获取系统计时时间@Parameter : N/A@Return    : N/A
**********************************************************************/
uint32_t GetSystemTimer(void)
{return SystemTimer;
}

在这里插入图片描述

（9）外部中断4初始化函数（ EXTIX_Init(））

/*********************************************************************@Function  : 外部中断4初始化@Parameter : N/A@Return    : N/A
**********************************************************************/
void EXTIX_Init(void)
{EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;                      // 定义外部中断配置结构体NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                      // 定义中断控制器配置结构体/*时钟使能*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	      // 使能 AFIO 时钟，用于配置外部中断的映射/*中断线配置*/   GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource4); // 配置外部中断线，将 PC4 映射到外部中断4EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line4;	              // 设置外部中断线为 EXTI4EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;	      // 设置外部中断模式为中断模式EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;     // 设置触发方式为下降沿触发EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                   // 使能外部中断线EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);	 	                      // 初始化外部中断配置/*NVIC配置*/NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI4_IRQn;	          // 设置中断向量为外部中断4NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;// 设置抢占优先级为2NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03;       // 设置子优先级为3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;	          // 使能外部中断4NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                             // 初始化中断控制器配置/*关闭蜂鸣器*/beep = 0;                                                 // 初始化蜂鸣器状态为关闭
}

（10）外部中断4服务函数（ EXTI4_IRQHandler(））

/*********************************************************************@Function  : 外部中断4服务程序@Parameter : N/A@Return    : N/A
**********************************************************************/
void EXTI4_IRQHandler(void)
{delay_ms(10);//消抖if(DK1==0)				 beep =!beep;	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4); //清除LINE4上的中断标志位  
}

在这里插入图片描述

（11）独立看门狗初始化函数(IWDG_Init())

/*********************************************************************@Function  : 初始化独立看门狗@Parameter : prer : 分频数:0~7(只有低3位有效!)rlr  : 重装载寄存器值:低11位有效.@Return    : N/A@Read 			: 1、分频因子=4*2^prer.但最大值只能是256!2、时间计算(大概):Tout=((4*2^prer)*rlr)/40 (ms).
**********************************************************************/
void IWDG_Init(uint8_t prer,uint16_t rlr) 
{	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);  //使能对寄存器IWDG_PR和IWDG_RLR的写操作IWDG_SetPrescaler(prer);                       //设置IWDG预分频值:设置IWDG预分频值为64IWDG_SetReload(rlr);                           //设置IWDG重装载值IWDG_ReloadCounter();                          //按照IWDG重装载寄存器的值重装载IWDG计数器IWDG_Enable();                                 //使能IWDG
}

在这里插入图片描述

（12）喂独立看门狗函数(IWDG_Feed())

/*********************************************************************@Function  : 喂独立看门狗@Parameter : N/A@Return    : N/A@Read 			: 不喂狗会自动复位系统				
**********************************************************************/
void IWDG_Feed(void)
{   IWDG_ReloadCounter();                          //重新加载						   
}

在这里插入图片描述

3、宏定义

步骤1：主函数添加所需的头文件，主源文件部分报错消失

#include ".\iwdg\iwdg.h"/***********Hardweare***************/
#include "led.h"
#include "SingleKey.h"

在这里插入图片描述

步骤2：添加中断源文件所需的头文件

#include ".\iwdg\iwdg.h"
#include "stm32f10x_iwdg.h"

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步骤3：添加宏定义

#define USART_RX_LEN  200               // 接收缓冲区最大长度
#define USART_TX_LEN  200               // 发送缓冲区最大长度
#define UART_NUM      10                // 串口结构体最大对象数量

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步骤4：添加函数声明

void usart1_init(uint32_t bound);
extern USART_DataTypeDef USART_DataTypeStr; 
char USART1_Send_Data(char* Data,uint8_t Lenth);

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步骤5：添加数据类型和宏的头文件

//定义串口数据结构体
typedef struct USART_DataType 
{uint8_t Usart_Rx_Len;          // 接收缓冲区长度uint8_t Usart_Tx_Len;          // 发送缓冲区长度uint8_t Usart_Rx_Num;          // 接收数据计数uint8_t Usart_Tx_Num;          // 发送数据计数uint8_t Usart_Rc_State;        // 接收状态标志位uint8_t Usart_Tc_State;        // 发送状态标志位char Usart_Rx_Buffer[USART_RX_LEN]; // 接收缓冲区char Usart_Tx_Buffer[USART_TX_LEN]; // 发送缓冲区char Usart_Rx_Data[USART_RX_LEN];   // 接收数据char Usart_Tx_Data[USART_TX_LEN];   // 发送数据
} USART_DataTypeDef;

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步骤6：定义一个串口数组变量

USART_DataTypeDef USART_DataTypeStr={0};

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定时器宏定义

步骤1：创建一个宏定义保护

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H#endif

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步骤2：添加函数声明

void SystemTinerInit(uint16_t arr,uint16_t psc);//系统时间初始化函数
uint32_t GetSystemTimer(void);                  //获取系统计时时间函数
uint8_t WaitTimerOut(uint32_t gTimer);          //等待计时函数

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步骤3：添加数据类型和宏的头文件

#include <stdint.h>

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中断宏定义

步骤1：创建一个宏定义保护

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H#endif

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步骤2：添加函数声明

void EXTIX_Init(void);

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步骤3：添加数据类型和宏的头文件

#include <stdint.h>

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独立看门狗宏定义

步骤1：创建一个宏定义保护

#ifndef __IWDG_H
#define __IWDG_H#endif

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步骤2：添加函数声明

void IWDG_Init(uint8_t prer,uint16_t rlr);
void IWDG_Feed(void);

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步骤3：添加数据类型和宏的头文件

#include <stdint.h>

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4、知识链接

（1）独立看门狗

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在 STM32 单片机中，独立看门狗也是类似的。它是一个内置的硬件设备，用于监视单片机的运行情况。如果程序出现了错误或者陷入了无限循环，独立看门狗就会启动，重置单片机，让其恢复到安全状态，以防止系统崩溃或者出现不可预料的问题。就像在厨房里一样，独立看门狗在单片机中扮演着保护系统安全的角色。

（2）独立看门狗时间计算

初始化独立看门狗为1S：
IWDG_Init(uint8_t prer,uint16_t rlr)
时间计算(大概):Tout=((4*2^prer)rlr)/40 (ms)
分频因子=42^prer.
但最大值只能是256!
1000ms = 4x2^4x625/40ms

5、工程测试

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