STM32的看门狗
独立看门狗（IWDG）
IWDG简介
独立看门狗（Independent Watchdog，通常缩写为IWDG）主要作用是主要用于检测外界电磁干扰，或硬件异常导致的程序跑飞问题。
- WDG本质上是一个12位的递减计数器（滴答定时器24位递减计数器、通用定时器16位计数器）。当计数器的值从某个初始值开始递减，并一直减到0时，系统会产生一个复位信号（IWDG_RESET）。CPU在接收到这个复位信号后，会重新启动系统，以确保系统从可能的错误或死锁状态中恢复。
- 在计数器的值减到0之前，如果程序通过特定的“喂狗”操作（即重置计数器的值）来刷新计数器，那么就不会产生复位信号，系统将继续正常运行。这种“喂狗”操作通常是由程序在正常运行时定期执行的，以确保IWDG不会因计数器超时而产生复位信号。
- 它使用专用的低速时钟（LSI）：40KHz 作为时钟源，即使在主时钟发生故障时，IWDG仍然能够继续运行。IWDG可以在停止模式和待机模式下工作，确保在这些模式下系统仍然受到保护。
IWDG工作原理及框图
说明： 时钟源：LSI（40KHz）十分不精确，经过预分频器。计数器进行递减计数，当计数器减到0后，会进行系统复位。要即使的“喂狗” - 设置自动重装载的值。
IWDG的寄存器
- 键寄存器(IWDG_KR) - 控制寄存器
- 在寄存器中不写0和1的原因？
在独立看门狗（Independent Watchdog Timer, IWDG）中，键寄存器（Key Register）的写入值被严格限制为特定值（如 0xAAAA、0x5555 或 0xCCCC），而不允许直接写入 0 或 1。这种设计的核心目的是通过硬件层面的安全机制，防止因软件错误或意外操作导致看门狗被错误配置或失效。以下是具体原因和机制：
| 关键点 | 说明 |
|---|---|
| 安全设计 | 通过硬件限制写入值，防止意外操作或恶意篡改。 |
| 硬编码逻辑 | 仅响应特定“密码”值（如 0xAAAA、0x5555），其他值无效。 |
| 流程控制 | 强制按顺序操作（解锁→配置→锁定），避免配置错误。 |
| 抗干扰能力 | 程序跑飞时，随机写入 0 或 1 不会干扰看门狗运行。 |
启动看门狗后就不能随便弃养
- 预分频寄存器(IWDG_PR)
- 重装载寄存器(IWDG_RLR）
- 状态寄存器(IWDG_SR)
IWDG库函数
- HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)
-------这个函数内部代码的执行逻辑：
- 开启看门狗
2. 配置预分频寄存器和重装载寄存器
3.进行“喂狗” - 配置KEY寄存器
- HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)
------- 这个函数是进行“喂狗” - 自动重装载值得函数。
溢出时间计算 和 IWDG配置步骤
溢出时间计算
- 公式：
- 最大时间和最小时间：
配置步骤
小实验：独立看门狗喂狗实验
实验目的
硬件清单
开发板、ST-Link、USB转TTL
- 控制/状态寄存器 (RCC_CSR)
文件代码
- iwdg.c文件代码
#include "iwdg.h"
//初始化看门狗IWDG_HandleTypeDef iwdg_handle = {0};
void iwdg_init(uint8_t psc,uint16_t rlr){iwdg_handle.Init.Prescaler = psc;iwdg_handle.Init.Reload = rlr;iwdg_handle.Instance = IWDG;HAL_IWDG_Init(&iwdg_handle);
}void iwdg_feed(void){HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handle);
}- iwdg.h文件代码
#ifndef __IWDG_H__
#define __IWDG_H__
#include "stm32f1xx.h"void iwdg_init(uint8_t psc,uint16_t rlr);
void iwdg_feed(void);#endif
- main.c文件代码
实验1：0.5s进行一次喂狗
#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "iwdg.h"int main(void)
{HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */led_init(); /* LED初始化 */uart1_init(115200);printf("hello,world");iwdg_init(IWDG_PRESCALER_32,1250);printf("狗e了，该喂狗了\n");while(1){ delay_ms(500); //时间溢出时间是1s，这里计0.5s时，进行重装载值。喂狗iwdg_feed();printf("狗子喂饱了\n");}
}实验2：检测是不是由看门狗引起的系统复位
#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "iwdg.h"int main(void)
{HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */led_init(); /* LED初始化 */uart1_init(115200);printf("hello,world");iwdg_init(IWDG_PRESCALER_64,625);printf("狗e了，该喂狗了\n");if(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET){printf("这是由于看门狗饿了引起的复位！！！\n");__HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();}elseprintf("其他复位！！！\n");while(1){ delay_ms(2000); //时间溢出时间是1s，这里计0.5s时，进行重装载值。喂狗iwdg_feed();printf("狗喂饱了\r\n");}}注意事项和出现的问题：
当进行1s的时间溢出时，分频写32，rlr写1250时。在while循环中延时函数Delay_ms(1500),不会进行系统复位。
解决方案1：psc = 64，rlr = 625。
原因:分频系数越高，输出时钟频率越低，对晶振稳定性的要求越低。（晶振有优劣）
解决方案2：在 iwdg_init(IWDG_PRESCALER_32,1250) 前后加上20ms的延时函数
好处：外设初始化稳定了，电源电压稳定了，时钟源稳定了，各种外设可能一定的时间才能稳定，没有延时可能导致时序问题，造成看门狗没有正常的初始化。
窗口看门狗（WWDG）
WWDG简介
窗口看门狗用于监测单片机程序运行时效是否精准，主要检测软件异常，一般用于需要精准检测程序运行时间的场合。
- 窗口看门狗的本质是一个能产生系统复位信号和提前唤醒中断的 6位 计数器。
- 在窗口期内重装载计数器的值，防止复位，也就是所谓的 喂狗。
产生复位条件：
- 当递减计数器值从 0x40 减到 0x3F 时复位（即T6位跳变到0）；
- 计数器的值大于 W[6:0] 值时喂狗会复位。
产生中断条件：
- 当递减计数器等于 0x40 时可产生提前唤醒中断 (EWI) 。
0x40的来源：
看门狗是一个6位的计数器：但控制寄存器有7位，最高的当计数器的值减到0时，控制寄存器中的数100，000转换成二进制就是0x40。
0x3F的来源：
当看门狗计控制寄存器的第7位由1减到0时，000，000对应的二进制就是0x30。
WWDG工作原理及框图
简图：
框图：
工作原理：
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时间窗口定义
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窗口看门狗设定了一个允许喂狗的时间区间，通常由两个关键参数决定：
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窗口起点（T_start）：计数器从初始值递减到某一阈值后，允许开始喂狗。
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窗口终点（T_end）：计数器归零前必须完成喂狗的最后时刻。
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-
例如，若计数器初始值为
0x7F（127），窗口起点可能设为0x40（64），终点为0x3F（63）时触发复位。
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强制复位条件
-
过早喂狗：在计数器值高于窗口起点时（如未进入窗口期）进行喂狗，触发复位。
-
过晚喂狗：计数器递减至窗口终点后仍未喂狗，触发复位。
-
正常喂狗：仅在计数器处于窗口期（T_start到T_end之间）时喂狗有效，重置计数器。
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-
计数器递减机制
-
窗口看门狗的计数器通常由系统时钟驱动，逐周期递减。
-
若未及时喂狗，计数器溢出（例如从
0x40减到0x3F）后触发复位。
-
WWDG寄存器介绍
- 控制寄存器(WWDG_CR)
- 配置寄存器(WWDG_CFR)
- 状态寄存器(WWDG_SR)
WWDG函数介绍
- HAL_WWDG_Init(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
- void HAL_WWDG_MspInit(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
- void HAL_WWDG_IRQHandler(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
- HAL_WWDG_Refresh(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
WWDG溢出时间计算
WWDG配置步骤
小实验：窗口看门狗喂狗实验
实验目的
开启窗口看门狗，计数器值设置为 0X7F ，窗口值设置为 0X5F ，预分频系数为 8 。
计算出：
- T[6:0]-W[6:0]到窗口的时间： 29.13ms；
- W[6:0] -0x3F的时间：58.25ms。
实验现象：
- 在 while 循环里喂狗，同时翻转 LED1 状态；
- 在提前唤醒中断服务函数进行喂狗，同时翻转 LED2 状态。
硬件清单
上官二号、ST-Link、USB转TTL
文件代码
- wwdg.c文件代码
#include "wwdg.h"
#include "led.h"WWDG_HandleTypeDef wwdg_handle = {0};
void wwdg_init(uint8_t tr,uint8_t wr,uint32_t psc){wwdg_handle.Instance = WWDG;wwdg_handle.Init.Prescaler = psc; //预分频器的值wwdg_handle.Init.Counter = tr; //计数器的值wwdg_handle.Init.EWIMode = WWDG_EWI_ENABLE; //提前唤醒中断wwdg_handle.Init.Window = wr; //窗口的值HAL_WWDG_Init(&wwdg_handle);
}
//配置MSP函数初始化MCU的相关外设
void HAL_WWDG_MspInit(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg){if(hwwdg->Instance ==WWDG){ //判断这个函数是否被占用__HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE();HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn,2,2);HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn);}
}//配置中断服务函数
void WWDG_IRQHandler(void){HAL_WWDG_IRQHandler(&wwdg_handle);
}
//中断回调函数
void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg){if(hwwdg->Instance == WWDG){wwdg_feed();led2_toggle();}
}
//喂狗函数
void wwdg_feed(void){HAL_WWDG_Refresh(&wwdg_handle);
}
- wwdg.h文件代码
#ifndef __WWDG_H__
#define __WWDG_H__
#include "stm32f1xx.h"void wwdg_feed(void);
void wwdg_init(uint8_t tr,uint8_t wr,uint32_t psc);#endif- main.c文件代码
#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "wwdg.h"int main(void)
{HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */led_init(); /* LED初始化 */uart1_init(115200);printf("hello,world");wwdg_init(0x7f,0x5f,WWDG_PRESCALER_8);if(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_WWDGRST) != RESET){printf("窗口看门狗复位 \n");__HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();}elseprintf("其他复位！！！\n");while(1){ delay_ms(30);wwdg_feed();led1_toggle();}
}IWDG与WWDG的区别
| 对比点 | 独立看门狗 | 窗口看门狗 |
| 时钟源 | 独立时钟， LSI (40KHz) ，不精确 | PCLK1 （ 36MHz ），精确 |
| 复位条件 | 递减计数到 0 | 窗口期外喂狗或减到 0x3F |
| 中断 | 无 | 计数值减到 0x40 可 产生中断 |
| 递减计数器位数 | 12 位（最大计数范围： 4096~0 ） | 7 位（最大计数范围： 127~63 ） |
| 喂狗方式 | 写入键寄存器，重装固定值 RLR 直接 | 直接写入计数器，写多少重装多少 |
| 应用场合 | 防止程序跑飞，死循环，死机 | 检测程序时效，防止软件异常 |