STM32H7独立看门狗 (IWDG)的应用方法介绍

概述

1 认识独立看门狗 (IWDG)

1.1 定义独立看门狗 (IWDG)

1.2 IWDG 主要特性

2 IWDG 功能说明

2.1 IWDG 框图

2.2 IWDG 内部信号

2.3 窗口选项

2.3.1 Enable WIN IWDG

2.3.2 Disable WIN IWDG

2.4 硬件看门狗

2.5 低功耗冻结

2.6 停止和待机模式下的行为

2.7 寄存器访问保护

2.8 调试模式

3 IWDG 寄存器

3.1 键寄存器 (IWDG_KR)

3.2 预分频器寄存器 (IWDG_PR)

3.3 重载寄存器 (IWDG_RLR)

3.4 状态寄存器 (IWDG_SR)

3.5 窗口寄存器 (IWDG_WINR)

4 STM32Cube配置IWDG

4.1 配置IWDG

4.2 理解配置参数

5 IWDG库函数

5.1 初始化函数: HAL_IWDG_Init

5.2 重载计数： HAL_IWDG_Refresh

概述

本文详细介绍了STM32H7系统独立看门狗 (IWDG)的相关知识，包括IWDG的实现原理，其在STM32系统中时钟的关系，寄存器的内容和配置方法等。还使用STM32Cube配置一个简单的Demo来做验证。

1 认识独立看门狗 (IWDG)

1.1 定义独立看门狗 (IWDG)

此器件具有一个嵌入式看门狗外设，具有安全性高、定时准确及使用灵活的优点。此独立看门狗外设可检测并解决由软件错误导致的故障，并在计数器达到给定的超时值时触发系统复位。

独立看门狗 (IWDG) 由其专用低速时钟 (LSI) 驱动，因此即便在主时钟发生故障时仍然保持工作状态。

IWDG 最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较低的应用。

1.2 IWDG 主要特性

1）自由运行递减计数器

2）时钟由独立 RC 振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）

3）复位条件

- 当递减计数器值小于 0x000 时复位（如果看门狗已激活）

- 在窗口之外重载递减计数器时复位（如果看门狗已激活）

2 IWDG 功能说明

2.1 IWDG 框图

1）通过向键寄存器 (IWDG_KR) 中写入值 0x0000 CCCC 来启动独立看门狗时

2）计数器开始从复位值 0xFFF 递减计数。当计数器计数到终值 (0x000) 时会产生一个复位信号（IWDG 复位）。

3）任何时候将键值 0x0000 AAAA 写到键寄存器 (IWDG_KR) 中， IWDG_RLR 的值就会被重载到计数器，从而避免产生看门狗复位。

2.2 IWDG 内部信号

2.3 窗口选项

1）通过在窗口寄存器 (IWDG_WINR) 中设置合适的窗口， IWDG 也可以用作窗口看门狗。

2）当计数器值大于窗口寄存器 (IWDG_WINR) 中存储的值时，如果执行重载操作，则会产生复位。

3）窗口寄存器 (IWDG_WINR) 的默认值为 0x0000 0FFF，因此，如果不更新此默认值，将禁止窗口选项。

4）窗口值一经更改，便执行重载操作，以便将递减计数器复位为重载寄存器 (IWDG_RLR)值，并方便计算周期数以生成下一次重载。

2.3.1 Enable WIN IWDG

使能窗口选项时配置 IWDG方法：

1. 通过在键寄存器 (IWDG_KR) 中写入 0x0000 CCCC 来使能 IWDG。

2. 通过在键寄存器 (IWDG_KR) 中写入 0x0000 5555 来使能寄存器访问。

3. 通过将预分频器寄存器 (IWDG_PR) 编程为 0~7 中的数值来配置 IWDG 预分频器。

4. 对重载寄存器 (IWDG_RLR) 进行写操作。

5. 等待寄存器更新 (IWDG_SR = 0x0000 0000)。

6. 对窗口寄存器 (IWDG_WINR) 进行写操作。这会自动刷新重载寄存器 (IWDG_RLR) 中的
计数器值。

2.3.2 Disable WIN IWDG

不使用窗口选项时，可按以下步骤配置 IWDG：

1. 通过在键寄存器 (IWDG_KR) 中写入 0x0000 CCCC 来使能 IWDG。

2. 通过在键寄存器 (IWDG_KR) 中写入 0x0000 5555 来使能寄存器访问。

3. 通过将预分频器寄存器 (IWDG_PR) 编程为 0~7 中的数值来配置预分频器。

4. 对重载寄存器 (IWDG_RLR) 进行写操作。

5. 等待寄存器更新 (IWDG_SR = 0x0000 0000)。

6. 刷新计数器值为 IWDG_RLR 的值 (IWDG_KR = 0x0000 AAAA)。

2.4 硬件看门狗

1）如果通过器件选项位使能“硬件看门狗”功能，上电时将自动使能看门狗；

2）如果在计数器计数结束前，若软件没有向键寄存器 (IWDG_KR) 写入相应的值，或者在窗口内部重载了递减计数器，则系统会产生复位。

2.5 低功耗冻结

根据 IWDG_FZ_STOP 和 IWDG_FZ_STBY 选项配置， IWDG 可分别在停止模式和待机模式期间继续计数或停止计数。如果停止模式或待机模式期间 IWDG 保持运行，它可从此模式唤醒器件。

2.6 停止和待机模式下的行为

一旦运行， IWDG 便无法停止。

2.7 寄存器访问保护

预分频器寄存器 (IWDG_PR)、重载寄存器 (IWDG_RLR) 和窗口寄存器 (IWDG_WINR) 寄存器具有写访问保护。若要对其进行修改，用户必须首先对键寄存器 (IWDG_KR) 写入代码0x0000 5555。而写入其他值则会破坏该序列，从而使寄存器访问保护再次生效。这表示重载操作（即写入 0x0000 AAAA）也会启动写保护功能。

状态寄存器指示预分频值、递减计数器重载值或窗口值是否正在被更新。

2.8 调试模式

当微控制器进入调试模式时（内核停止）， IWDG 计数器会根据 DBG 模块中DBG_IWDG_STOP 配置位选择继续正常工作或者停止工作。

3 IWDG 寄存器

3.1 键寄存器 (IWDG_KR)

偏移地址： 0x00
复位值： 0x0000 0000（待机模式时复位）

位 31:16 保留，必须保持复位值。

位 15:0 KEY[15:0]：键值 (Key value)（只能写，读为 0x0000）

1）必须每隔一段时间便通过软件对这些位写入键值 0xAAAA，否则当计数器计数到 0 时，看门狗
会产生复位。

2）写入键值 0x5555 ：可使能对 IWDG_PR、 IWDG_RLR 和 IWDG_WINR 寄存器的访问
3）写入键值 0xCCCC ：可启动看门狗（选中硬件看门狗选项的情况除外）

3.2 预分频器寄存器 (IWDG_PR)

偏移地址： 0x04
复位值： 0x0000 0000

位 31:3 保留，必须保持复位值。
位 2:0 PR[2:0]： 预分频系数 (Prescaler divider)
这些位受写访问保护：寄存器访问保护。通过软件设置这些位来选择计数器时钟的预分频因子。若要更改预分频器的分频系数，状态寄存器 (IWDG_SR) 的 PVU 位必须为 0。
000： 4 分频
001： 8 分频
010： 16 分频
011： 32 分频
100： 64 分频
101： 128 分频
110： 256 分频
111： 256 分频

注：读取该寄存器会返回 VDD 电压域的预分频器值。如果正在对该寄存器执行写操作，则读取的值可能不是最新的/有效的。因此，只有在状态寄存器 (IWDG_SR) 中的 PVU 位为 0时，从寄存器读取的值才有效。

3.3 重载寄存器 (IWDG_RLR)

偏移地址： 0x08
复位值： 0x0000 0FFF（待机模式时复位）

位 31:12 保留，必须保持复位值。
位 11:0 RL[11:0]：看门狗计数器重载值 (Watchdog counter reload value)

这些位受写访问保护，请参见寄存器访问保护。

这个值由软件设置，每次对键寄存器 (IWDG_KR)
写入值 0xAAAA 时，这个值就会重装载到看门狗计数器中。之后，看门狗计数器便从该装载的
值开始递减计数。超时周期由该值和时钟预分频器共同决定。有关超时信息，请参见数据手册。
若要更改重载值，状态寄存器 (IWDG_SR) 中的 RVU 位必须为 0。

注：读取该寄存器会返回 VDD 电压域的重载值。如果正在对该寄存器执行写操作，则读取的值可能不是最新的/ 有效的。因此，只有在状态寄存器 (IWDG_SR) 中的 RVU 位为 0时，从寄存器读取的值才有效。

3.4 状态寄存器 (IWDG_SR)

偏移地址： 0x0C
复位值： 0x0000 0000（待机模式时不复位）

位 31:3 保留，必须保持复位值。

位 2 WVU： 看门狗计数器窗口值更新 (Watchdog counter window value update)
可通过硬件将该位置 1 以指示窗口值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后（需
要多达 5 个 RC 40 kHz 周期），会通过硬件将该位复位。窗口值只有在 WVU 位为 0 时才可更新。此位只有在通用“窗口” = 1 时才生成

位 1 RVU： 看门狗计数器重载值更新 (Watchdog counter reload value update)
可通过硬件将该位置 1 以指示重载值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后（需
要多达 5 个 RC 40 kHz 周期），会通过硬件将该位复位。重载值只有在 RVU 位为 0 时才可更新。

位 0 PVU： 看门狗预分频器值更新 (Watchdog prescaler value update)
可通过硬件将该位置 1 以指示预分频器值正在更新。当在 VDD 电压域下完成预分频器值更新操作后（需要多达 5 个 RC 40 kHz 周期），会通过硬件将该位复位。预分频器值只有在 PVU 位为 0 时才可更新。

3.5 窗口寄存器 (IWDG_WINR)

偏移地址： 0x10
复位值： 0x0000 0FFF（待机模式时复位）

位 31:12 保留，必须保持复位值。
位 11:0 WIN[11:0]： 看门狗计数器窗口值 (Watchdog counter window value)

这些位受写访问保护，它们包含用于与递减计数器进行比较的窗口值上限。
为防止发生复位，当递减计数器的值低于窗口寄存器值且大于 0x0 时必须重载。若要更改重载值，状态寄存器 (IWDG_SR) 中的 WVU 位必须为 0。

4 STM32Cube配置IWDG

4.1 配置IWDG

使能IWDG

配置IWDG工作时钟

4.2 理解配置参数

使用STM32Cube配置的参数内容如下：

IWDG使用的系统时钟为 fclk= 32K Hz，分频系数为 prescaler = 4

窗口复位时钟周期为：

Tc = 4/32 000 * 4095 = 511.875 ms

5 IWDG库函数

5.1 初始化函数: HAL_IWDG_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)

使用Demo:

/* IWDG1 init function */
void MX_IWDG1_Init(void)
{/* USER CODE BEGIN IWDG1_Init 0 *//* USER CODE END IWDG1_Init 0 *//* USER CODE BEGIN IWDG1_Init 1 *//* USER CODE END IWDG1_Init 1 */hiwdg1.Instance = IWDG1;hiwdg1.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_4;hiwdg1.Init.Window = 4095;hiwdg1.Init.Reload = 4095;if (HAL_IWDG_Init(&hiwdg1) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN IWDG1_Init 2 *//* USER CODE END IWDG1_Init 2 */}

5.2 重载计数： HAL_IWDG_Refresh

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)

在4.2节中，通过使用STM32Cube配置的参数算的，一个最大复位的时间为：511.875 ms，如果该时间到了之后，没有调用 HAL_IWDG_Refresh（）函数，此时MCU将复位。