IWDG --- 独立看门狗

一.简介

独立看门狗是一个 12 位的递减计数器，当计数器的值从某个值一直减到 0 的时候，系统就会产生一个复位信号，即 IWDG_RESET。如果在计数没减到 0 之前，刷新了计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作就是我们经常说的喂狗。看门狗功能由?VDD 电压域供电，在停止模式和待机模式下仍能工作。

二.功能框图

1.看门狗时钟?

独立看门狗的时钟由独立的 RC 振荡器 LSI 提供，即使主时钟发生故障它仍然有效，非常独立。LSI 的频率一般在 30~60KHZ 之间，根据温度和工作场合会有一定的漂移，我们一般取 40KHZ，所以独立看门狗的定时时间并不一定非常精确，只适用于对时间精度要求比较低的场合。

2.计数器时钟

递减计数器的时钟由 LSI 经过一个 8 位的预分频器得到，我们可以操作预分频器寄存器IWDG_PR 来设置分频因子，分频因子可以是：[4,8,16,32,64,128,256,256]。?

计数器时钟 CK_CNT= 40/ 4*2^PRV。

?3.计数器

独立看门狗的计数器是一个 12 位的递减计数器，最大值为 0XFFF，当计数器减到 0 时，会产生一个复位信号:IWDG_RESET，让程序重新启动运行，如果在计数器减到 0 之前刷新了计数器的值的话，就不会产生复位信号，重新刷新计数器值的这个动作我们俗称喂狗。

4.重装载寄存器?

重装载寄存器是一个 12 位的寄存器，里面装着要刷新到计数器的值，这个值的大小决定着独立看门狗的溢出时间。

超时时间 Tout = (4*2^prv) / 40 * rlv (s) 。

prv 是预分频器寄存器的值，rlv 是重装载寄存器的值。

5.键值寄存器

键寄存器 IWDG_KR 可以说是独立看门狗的一个控制寄存器。

通过写往键寄存器写 0XCCCC?来启动看门狗是属于软件启动的方式，一旦独立看门狗启动，它就关不掉，只有复位才能关掉。?

6.状态寄存器

• 状态寄存器 SR 只有位 0：PVU 和位 1：RVU 有效，这两位只能由硬件操作，软件操作不了。RVU：看门狗计数器重装载值更新，硬件置 1 表示重装载值的更新正在进行中，更新完毕之后由硬件清0。
• PVU: 看门狗预分频值更新，硬件置’1’指示预分频值的更新正在进行中，当更新完成后，由硬件清 0。所以只有当 RVU/PVU 等于 0 的时候才可以更新重装载寄存器/预分频寄存器。

三.使用案例

独立看门狗一般用来检测和解决由程序引起的故障，比如一个程序正常运行的时间是 50ms，在运行完这个段程序之后紧接着进行喂狗，我们设置独立看门狗的定时溢出时间为 60ms，比我们需要监控的程序 50ms 多一点，如果超过 60ms 还没有喂狗，那就说明我们监控的程序出故障了，跑飞了，那么就会产生系统复位，让程序重新运行。

四.IWDG溢时实验

实验目的：若1s内未能喂狗，亮红灯，及时喂狗了亮绿灯。

systick.c

#include "systick.h"

void SysTick_Delay_us(uint32_t us)
{
	uint32_t i;
	SysTick_Config(72);
	
	for(i=0; i<us; i++)
	{
		while( !((SysTick->CTRL) & (1<<16)) );
	}
	
	SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

void SysTick_Delay_ms(uint32_t ms)
{
	uint32_t i;
	SysTick_Config(72000);
	
	for(i=0; i<ms; i++)
	{
		while( !((SysTick->CTRL) & (1<<16)) );
	}
	
	SysTick->CTRL &= ~ SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
}

led.c

#include "led.h"

void led_gpio_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(LED0_GPIO_CLK,ENABLE);//注意需要用到的总线
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED0_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(LED0_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED1_GPIO_PIN;
	GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED2_GPIO_PIN;
	GPIO_Init(LED2_GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_ResetBits(LED0_GPIO_PORT,LED0_GPIO_PIN);
	GPIO_ResetBits(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN);
	GPIO_ResetBits(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN);
}

led.h

#ifndef _LED_H
#define _LED_H

#include "stm32f10x.h"

#define LED0_GPIO_CLK			RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED0_GPIO_PORT 		GPIOB
#define LED0_GPIO_PIN			GPIO_Pin_5

#define LED1_GPIO_CLK			RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED1_GPIO_PORT 		GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN			GPIO_Pin_6

#define LED2_GPIO_CLK			RCC_APB2Periph_GPIOB
#define LED2_GPIO_PORT 		GPIOB
#define LED2_GPIO_PIN			GPIO_Pin_7

/******************************************************************************************/
/* LED端口定义 */
#define LED0(x)   do{ x ? \
                      GPIO_SetBits(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN) : \
                      GPIO_ResetBits(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN); \
                  }while(0)      /* LED0翻转 */

#define LED1(x)   do{ x ? \
                      GPIO_SetBits(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN) : \
                      GPIO_ResetBits(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN); \
                  }while(0)      /* LED0翻转 */

#define LED2(x)   do{ x ? \
                      GPIO_SetBits(LED2_GPIO_PORT, LED2_GPIO_PIN) : \
                      GPIO_ResetBits(LED2_GPIO_PORT, LED2_GPIO_PIN); \
                  }while(0)      /* LED0翻转 */

#define digitalToggle(p,i) {p->ODR ^=i;} //输出反转状态

#define LED0_Toggle	digitalToggle(LED0_GPIO_PORT,LED0_GPIO_PIN)
#define LED1_Toggle	digitalToggle(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN)
#define LED2_Toggle	digitalToggle(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN)


void led_gpio_init(void);


#endif

key.c

#include "key.h"

/**
  * @brief  配置按键用到的I/O口
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Key_GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(KEY1_GPIO_CLK|KEY2_GPIO_CLK,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1_GPIO_PIN|KEY2_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	
	GPIO_Init(KEY1_GPIO_PORT,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_Init(KEY2_GPIO_PORT,&GPIO_InitStructure);
}	

 /*
 * 函数名：Key_Scan
 * 描述  ：检测是否有按键按下
 * 输入  ：GPIOx：x 可以是 A，B，C，D或者 E
 *		     GPIO_Pin：待读取的端口位 	
 * 输出  ：KEY_OFF(没按下按键)、KEY_ON（按下按键）
 */
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{			
	/*检测是否有按键按下 */
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON )  
	{	 
		/*等待按键释放 */
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);   
		return 	KEY_ON;	 
	}
	else
		return KEY_OFF;
}

key.h

#ifndef _KEY_H
#define _KEY_H

#include "stm32f10x.h"

//  引脚定义
#define    KEY1_GPIO_CLK     RCC_APB2Periph_GPIOA
#define    KEY1_GPIO_PORT    GPIOA			   
#define    KEY1_GPIO_PIN		 GPIO_Pin_0

#define    KEY2_GPIO_CLK     RCC_APB2Periph_GPIOA
#define    KEY2_GPIO_PORT    GPIOA		   
#define    KEY2_GPIO_PIN		 GPIO_Pin_1

 /** 按键按下标置宏
	*  按键按下为高电平，设置 KEY_ON=1， KEY_OFF=0
	*  若按键按下为低电平，把宏设置成KEY_ON=0 ，KEY_OFF=1 即可
	*/
#define KEY_ON	1
#define KEY_OFF	0


void Key_GPIO_Config(void);
uint8_t Key_Scan(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_Pin);

#endif

iwdg.c

#include "iwdg.h"

/*
 * 设置 IWDG 的超时时间
 * Tout = prv/40 * rlv (s)
 *      prv可以是[4,8,16,32,64,128,256]
 * prv:预分频器值，取值如下：
 *     @arg IWDG_Prescaler_4: IWDG prescaler set to 4
 *     @arg IWDG_Prescaler_8: IWDG prescaler set to 8
 *     @arg IWDG_Prescaler_16: IWDG prescaler set to 16
 *     @arg IWDG_Prescaler_32: IWDG prescaler set to 32
 *     @arg IWDG_Prescaler_64: IWDG prescaler set to 64
 *     @arg IWDG_Prescaler_128: IWDG prescaler set to 128
 *     @arg IWDG_Prescaler_256: IWDG prescaler set to 256
 *
 * rlv:重装载寄存器的值，取值范围为：0-0XFFF
 * 函数调用举例：
 * IWDG_Config(IWDG_Prescaler_64 ,625);  // IWDG 1s 超时溢出
 * 溢出时间 Tout = prv/40 * rlv(s) Tout=64/40*625=1s
 */
/**
  * @brief  配置IWDG参数
  * @param  PRV:预分频器值
						RLV：重装载寄存器值
  * @retval 无
  */
void IWDG_Config(uint8_t prv ,uint16_t rlv)
{
	// 使能 预分频寄存器PR和重装载寄存器RLR可写
	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
	// 设置预分频器值
	IWDG_SetPrescaler( prv );
	
	// 设置重装载寄存器值
	IWDG_SetReload( rlv );
	
	// 把重装载寄存器的值放到计数器中
	IWDG_ReloadCounter();
	
	// 使能 IWDG
	IWDG_Enable();	
}

/**
  * @brief  喂狗
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void IWDG_Feed(void)
{
	// 把重装载寄存器的值放到计数器中，喂狗，防止IWDG复位
	// 当计数器的值减到0的时候会产生系统复位
	IWDG_ReloadCounter();
}

iwdg.h

#ifndef _IWDG_H
#define _IWDG_H

#include "stm32f10x.h"

void IWDG_Feed(void);
void IWDG_Config(uint8_t prv ,uint16_t rlv);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "iwdg.h"
#include "systick.h"

int main()
{
	led_gpio_init();
	SysTick_Delay_ms(1000);
	
	 if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET)
  {
    /* 独立看门狗复位 */
    /*  亮红灯 */
    LED0(1);;

    /* 清除标志 */
    RCC_ClearFlag();
		
		/*如果一直不喂狗，会一直复位，加上前面的延时，会看到红灯闪烁
		在1s 时间内喂狗的话，则会持续亮绿灯*/
  }
  else
  {
    /*不是独立看门狗复位(可能为上电复位或者手动按键复位之类的) */
    /* 亮蓝灯 */
    LED1(1);
  }
	
		// 配置按键GPIO
	Key_GPIO_Config();
	// IWDG 1s 超时溢出
	IWDG_Config(IWDG_Prescaler_64 ,625);
	
	//while部分是我们在项目中具体需要写的代码，这部分的程序可以用独立看门狗来监控
    //如果我们知道这部分代码的执行时间，比如是500ms，那么我们可以设置独立看门狗的
	//溢出时间是600ms，比500ms多一点，如果要被监控的程序没有跑飞正常执行的话，那么
	//执行完毕之后就会执行喂狗的程序，如果程序跑飞了那程序就会超时，到达不了喂狗
	//的程序,此时就会产生系统复位。但是也不排除程序跑飞了又跑回来了，刚好喂狗了，
	//歪打正着。所以要想更精确的监控程序，可以使用窗口看门狗，窗口看门狗规定必须在
	//规定的窗口时间内喂狗。
	
	while(1)
	{
	// 这里添加需要被监控的代码，如果有就去掉按键模拟喂狗，把按键扫描程序去掉
	//--------------------------------------------------------------------------
		if( Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT,KEY1_GPIO_PIN) == KEY_ON  )
		{
			// 喂狗，如果不喂狗，系统则会复位，复位后亮红灯，如果在1s
			// 时间内准时喂狗的话，则会亮绿灯
			IWDG_Feed();
			//喂狗后亮绿灯
			LED2(1);;
		}   
	}
}

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