stm32f103c8t6学习笔记（学习B站up江科大自化协）-看门狗【WDG】

硬件部分

一、看门狗简介

看门狗-WDG（watchdog）

·看门狗可以监控程序的运行状态，当程序因为设计漏洞、硬件故障、电磁干扰等原因，出现卡死或跑飞现象时，看门狗能及时复位程序，避免程序陷入长时间的罢工状态，保障系统的可靠性和安全性

·看门狗本质上是一个定时器，当指定时间范围内，程序没有执行喂狗（重置计数器）操作时，看门狗硬件电路就自动产生复位信号

·stm32内置两个看门狗：

·独立看门狗（IWDG）：独立工作，对时间精度要求低

独立运行，就是独立看门狗的时钟是专用是LSI，内部低速时钟，即使主时钟出现问题看门狗也能正常工作，喂狗时间不超过最晚时间界限即可

·窗口看门狗（WWDG）：要求看门狗在精确计时窗口起作用

使用的是APB1的时钟，没有专门的时钟

二、独立看门狗IWDG

1、框图

2、超时时间公式计算

·LSI是输入时钟，40KHz，则 $F_{LSI}$ 就是40K， $T_{LSI}$ 就是周期 $\frac{1}{40K}$ = 0.025 ms （这个值是固定的），每隔0.025 ms就输入一个时钟，然后输入时钟进行分频，相当于计数时间进行加倍。

·比如，PR写入2，就是16分频，RL是计数目标，这里给99

$T_{IWDG}$ = $T_{LSI}$ * RP预分频系数 * （RL + 1） = 0.025ms * 16 *（99 + 1）= 40ms

这个值处在最短时间和最长时间之间。

·再比如第一行PR写入0时，预分频系数就是4，最短时间给0（即表中的0x000），所以

$T_{IWDG}$ = $T_{LSI}$ * RP预分频系数 * （RL + 1） = 0.025ms * 4 *（0 + 1）= 0.1ms

这个值就是表中的最短时间0.1ms。

在此基础上，给最长时间4095（即表中的0xfff）所以

$T_{IWDG}$ = $T_{LSI}$ * RP预分频系数 * （RL + 1） = 0.025ms * 4 *（4095 + 1）= 409.6ms

这个值就是表中的最长时间409.6ms

·不难发现，预分频系数逐行乘以 2，最短时间和最长时间也在逐行乘以 2，

三、窗口看门狗WWDG

·时钟来源是APB1，默认是36MHz。

·看门狗控制寄存器只有 T0-T5 为有效计数值，最高位 T6 当做溢出标志位（=1时没溢出，=0时溢出）

举个例子：比如初始值给111 1111，一个计数脉冲变成111 1110，然后下一个脉冲变成111 1101，一直到变成100 0000时，转化为16进制为0x40。

如果把T6当做计数器的一部分，计数器的值实际上才减少一半，减到0x40之后便会溢出；

如果把T6位剥离出去当做溢出标志位的话，标志位为1，计数器为00 0000，如果再有一个脉冲减一次变成011 1111，也就是标志位由1变成0，计数器溢出，T6则会通过或门前的非运算取反后经过或门使其产生复位信号。计数器减少到0才溢出。

WDDG框图分析

·WDGA是窗口看门狗的激活位，也就是使能，写入1启用看门狗，作用于与门【关于与门的使用可参考我的另一篇文章 http://t.csdnimg.cn/3kpxG】。

喂狗的最晚界限：（这个部分位于WWDG框架图的下半部分，与独立看门狗类似）

与门右边信号的来源是或门的两路信号，任一一个都可以产生复位信号，或门的其中一路（下面）的信号来自 T6 位，当T6位为0时，信号通过取反后经过或门变成1，就产生复位信号。为保证程序正常运行的情况下，必须保持T6位始终为1才能避免复位。

喂狗的最早界限：（这个部分位于WWDG框图的右上半部分）

首先写一个最早界限的计数值，写入W6-W0之中，写入的值是不变的。由于6位递减计数器CNT是位于CR控制器里面的，假如设置WWDG_CR为15s（持续递减到0），把WWDG_CFR（最早界限的计数值）设置为10s（写入后是固定不变的）。在比较器那里当T6:0 > W6:0时，比较结果返回1。在满足T > W的情况下，此时如果喂狗了，CNT将会更新，即WWDG_CR写入新的值，所以靠近比较器的与门控制信号将会被置1，与门导通，产生信号经过或门再经过最后的与门使得单片机复位。

当WWDG_CR由15（举个例子）递减到10以下（小于WWDG_CFR的设定值）的时候，这是比较器进行比较之后将会返回一个0，所以靠近计数器的与门此时失去输入信号，也就是此时的时间已经在最大和最小的窗口之间，在这个时候喂狗将不会触发复位，直到WWDG_CR递减到0之前还未进行喂狗才会进行复位。

就我的理解而言（不一定正确）

窗口看门狗的最早喂狗时间应该不是由WWDG_CFR直接进行设置，而是通过WWDG_CR的初始值减去 WWDG_CFR的值得到的，也就是上面举例的15-10=5就是最早喂狗时间。在后文WWDG超时时间第四小点部分有相关的

WWDG工作特性

·递减计数器T6:0的值小于0x40时，WWDG产生复位。这里的T6:0包含了T6位，所以值减到0x40的时候再减一次就产生复位。

·递减计数器T6:0在窗口W6:0外被重新装载时，WWDG产生复位。就是相当于不能过早的喂狗。

·递减计数器T6:0等于0x40时蓝牙产生早期唤醒中断（EWI），用于重装载计数器以避免WWDG复位。在0x40的时候，T6位的值还是1，还没有溢出，但是再减一次变成0x3F的时候T6位变成0溢出。在这里0x40的时候产生中断，0x3F则产生复位。中断在溢出前一刻产生，也可以成为“死前中断”，在这个早期唤醒中断里面一般可以用来执行一些紧急操作，比如关闭危险设备、保存重要数据等等。或者在早期唤醒中断里面及时喂狗，提示一些信息，不想让他复位。

·定期写入WWDG_CR寄存器（喂狗）以避免WWDG复位。

WWDG超时时间

·事实上在前面WWDG框图处PCLK刚进来时有先经过4096分频，所以公式中要多乘上4096.

·下图中超时计算公式中，红框内为分频系数（也就是公式中的 $2^{^{WDGTB}}$ ），与前面的独立看门狗部分十分相似

·回到WWDG超时时间的公式之中，这里写的是T5:0，与前面的T6:0不同，这就意味着不包含T6位，则会一直减到0之后才会溢出。所以超时时间的公式直接拿T5:0计算即可。

·窗口时间与超时时间的公式十分相似，区别在于后半部分，超时时间是计数器一直递减到0的时间，而窗口时间公式的（T5:0 - W5:0）是计数器减到窗口值的时间，所以用T5:0-W5:0就可以算出窗口时间了。在这里也印证了上边我的猜想（就我的理解而言部分内容）大致正确。

·超时的计算公式的计算举例如下：

$T_{WWDG}$ = $T_{PCLK1}$ * 4096 * WDGTP预分频系数 * （T[5:0] + 1）

= 1/36MHz * 4096 * 1 * （0 + 1）

= 0.11377777777777ms 约等于表中的最小超时值

$T_{WWDG}$ = $T_{PCLK1}$ * 4096 * WDGTP预分频系数 * （T[5:0] + 1）

= 1/36MHz * 4096 * 1 * （63 + 1）

= 7.281777777777777ms 约等于表中的最大超时值

·表中的分频系数呈2倍递增，最小时间和最大时间也是呈2倍的关系

IDWG和WDWG的对比

分界线--下边是软件部分

注意

·无论是哪种看门狗，一旦开启就无法关闭，这样可以防止误操作将他关了

·看门狗的CNT计数器并没有提供读和写的操作，看门狗运行的时候，内部计数器记到哪个值了我们并不知道，不是很方便调试观察实验现象

·窗口看门狗开启的时候，一定要首次给个重装值，T6位给1，防止开机的时候立即复位。

接线图

这是课程的相关接线图，独立看门狗和窗口看门狗都适用本图

独立看门狗部分

一、配置流程

1.开启时钟

在数据手册里面有这么一段解释，就是说如果我们开启了看门狗，那么LSI就会跟随强制打开，等待LSI稳定之后就可以自动为独立看门狗提供时钟了。所以这里的第一步开启时钟不需要我们写代码来执行

2.写入预分频器和重装寄存器

在写入这两个寄存器之前需要先写入键值0x555来解除写保护。

3.写入预分频和重装值

可通过超时时间公式进行计算

4.在所有配置进行完之后

可以通过0XCCC这条指令开启独立看门狗，在主循环不断执行0XAAA这条指令进行喂狗

二、代码

1.关于复位时间计算的代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"int main()
{OLED_Init();OLED_ShowString(1,1,"IWDG TEST");if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) == SET)//查看独立看门狗复位的标志位，返回值是set 或 reset{OLED_ShowString(2,1,"IWDG RST");Delay_ms(800);OLED_ShowString(2,1,"        ");Delay_ms(200);//中断位置1后记得清除标志位 //如果置1后没及时清0，那下次即使是正常的复位键复位也会被判断为看门狗复位RCC_ClearFlag();}else{OLED_ShowString(2,1,"NORMOL RST");Delay_ms(800);OLED_ShowString(2,1,"          ");Delay_ms(200);		}//接下来需要进行解除写保护IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);//这里的enable对应的宏定义是0x5555//举个例子，设定我们需要的超时时间为1s TIWDG就是1000//TLSI是1/40KHz，就是0.025ms//在选择预分频系数的时候，前两个由于最长时间<1000不能选择，所以选择最小能够选择的16分频//最后用公式计算RL的值 1000/0.025/16-1=2499	  ！！！注意这个值只能取整数IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16);IWDG_SetReload(2499);//先喂一次狗，保证启动后的第一个喂狗周期就是1000msIWDG_ReloadCounter();IWDG_Enable();while(1){IWDG_ReloadCounter();Delay_ms(1050);//经过测试我的看门狗在1050ms时会复位，在此之前及时喂狗不会产生复位}
}

2.关于按键阻塞程序运行的程序

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "KEY.h"int main()
{OLED_Init();GPIO_Key_Init();OLED_ShowString(1,1,"IWDG TEST");if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) == SET)//查看独立看门狗复位的标志位，返回值是set 或 reset{OLED_ShowString(2,1,"IWDG RST");Delay_ms(800);OLED_ShowString(2,1,"        ");Delay_ms(200);//中断位置1后记得清除标志位 //如果置1后没及时清0，那下次即使是正常的复位键复位也会被判断为看门狗复位RCC_ClearFlag();}else{OLED_ShowString(3,1,"NORMOL RST");Delay_ms(800);OLED_ShowString(3,1,"          ");Delay_ms(200);	}//接下来需要进行解除写保护IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);//这里的enable对应的宏定义是0x5555//举个例子，设定我们需要的超时时间为1s TIWDG就是1000//TLSI是1/40KHz，就是0.025ms//在选择预分频系数的时候，前两个由于最长时间<1000不能选择，所以选择最小能够选择的16分频//最后用公式计算RL的值 1000/0.025/16-1=2499	  ！！！注意这个值只能取整数IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16);IWDG_SetReload(2499);//先喂一次狗，保证启动后的第一个喂狗周期就是1000msIWDG_ReloadCounter();IWDG_Enable();while(1){Key_GetNum();//按住按键不放，主循环就会阻塞，则不能及时喂狗，造成复位IWDG_ReloadCounter(); OLED_ShowString(4,1,"FEED");Delay_ms(200);OLED_ShowString(4,1,"    ");//值得注意的东西，这里不可以使用tab自动空格按键，会造成只有第一个字母闪烁//需要老老实实敲四下空格Delay_ms(600);		//Delay_ms(1050);//经过测试我的看门狗在1050ms时会复位，在此之前及时喂狗不会产生复位}
}

三、总结

· 建议是多留一些时间余量，防止不必要的误差和bug

· ！！！

OLED_ShowString(4,1," ");值得注意的东西，这里不可以使用tab自动空格按键，会造成只有第一个字母闪烁，需要老老实实敲四下空格

！！！

窗口看门狗部分

初始化配置

1.开启时钟

由于这里的时钟来源是PCLK1，所以需要手动开启APB1的时钟（与窗口看门狗不同）

2.写入预分频和窗口值

由于窗口看门狗没有写保护，所以可以在第二布直接写入

3.写入控制寄存器CR

控制器CR包含看门狗使能位，计数器溢出标志位和计数器有效位

代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "KEY.h"int main()
{OLED_Init();GPIO_Key_Init();OLED_ShowString(1,1,"WWDG TEST");if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST) == SET)//查看窗口看门狗复位的标志位，返回值是set 或 reset{OLED_ShowString(2,1,"WWDG RST");Delay_ms(800);OLED_ShowString(2,1,"        ");Delay_ms(200);//中断位置1后记得清除标志位 //如果置1后没及时清0，那下次即使是正常的复位键复位也会被判断为看门狗复位RCC_ClearFlag();}else{OLED_ShowString(3,1,"NORMOL RST");Delay_ms(800);OLED_ShowString(3,1,"          ");Delay_ms(200);	}RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG,ENABLE);	//开启时钟//假如 设置超时时间为50ms 由计算公式对应的表可以发现 WDGTB只有3对应的超时时间能满足//预分频系数 = 2^3 = 8   T_WWDG = 50   T_PCLK1 = 1 / 36MHz//由公式计算得T[5:0] = 54（这个值需要取整）WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);//预分频系数 /*窗口时间的计算在超时时间计算完成后非常简单 T_WIN设置为30ms根据公式可计算得 T - W = 33 也就是 54 - W = 33  W = 21同理，窗口值也需要将第六位置1 同样需要 | 0x40*/WWDG_SetWindowValue(0x40 | 21);//窗口值系数/*看门狗并没有重装寄存器，是通过直接写入计数器的方式在使能的时候需要先写入重装值，喂狗的时候也需要不断写入重装值由上边计算得到的T[5:0]是只有T5-T0的，还有T6位是必须设置为1的所以需要在54的基础上 | 0x40，（0x40的值来源可参考硬件部分解析）将T6位设置为1*/WWDG_Enable(0x40 | 54);while(1){Key_GetNum();//按住按键不放，主循环就会阻塞，则不能及时喂狗，造成复位OLED_ShowString(4,1,"FEED");Delay_ms(20);OLED_ShowString(4,1,"    ");Delay_ms(20);		WWDG_SetCounter(0x40 | 54);}
}