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STM32学习之看门狗（理论篇）

news 2025/6/6 19:25:05

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看门狗是什么意思？

看门狗本质上是一种特殊的定时器

定时器的基本功能？

单片机中的定时器基本功能是在设定一定时间后自动触发某个动作。
定时器可以根据用户预先设定的时间，在时间到达后触发相应的动作。比如，设定定时器在 100ms 后触发中断，当定时器计时达到 100ms 时，会产生一个中断信号，CPU 会暂停当前正在执行的程序，转而去执行中断服务程序。在中断服务程序里，能够编写相应的代码来完成特定的任务，像控制 LED 灯的闪烁、读取传感器数据等。

喂狗操作会发生什么？

● 系统在正常运行期间，需要在计数器减到 0 之前，通过软件向 IWDG 发送复位信号，也就是 “喂狗”。这会让计数器重新加载初始值，继续递减计数，而避免系统发生复位。

那WDG跟一般定时器有何区别？

● WDG：主要用于监控系统运行状态，保障系统的稳定性和可靠性。当系统出现软件故障（如程序跑飞、死循环）或硬件异常，导致无法在规定时间内完成 “喂狗” 操作时，WDG 会触发系统复位，使系统重新启动，从而恢复正常运行。
● 一般定时器：主要用于实现定时功能，在设定的时间到达后触发特定的事件或任务。例如，定时触发中断服务程序、产生周期性的信号、控制设备的定时开关等。

复位后程序会怎么变化？

复位后，程序会从头开始执行，CPU 首先执行启动代码（Bootloader），初始化时钟、外设、内存等硬件资源。

看门狗种类

看门狗（Watchdog Timer）是一种用于监测系统运行状态、防止程序陷入死循环或异常状态的硬件或软件机制。以下是常见的看门狗种类及其特点的总结：

看门狗分类对比表

类型	工作原理	触发方式	应用场景	优缺点
硬件看门狗	独立于主CPU的专用硬件电路，通过外部晶振或RC电路提供时钟，计数溢出时触发复位信号。	硬件复位（Reset）或中断（IRQ）。	高可靠性系统（如工业控制、汽车电子、航空航天）。	优点：完全独立于CPU，可靠性高；缺点：需要额外硬件成本，配置灵活性低。
软件看门狗	由CPU执行的一段程序代码，通过定时器中断或系统调用实现计数，超时未刷新则触发复位或异常处理。	软件复位、跳转至特定处理函数或抛出异常。	资源受限的嵌入式系统（如单片机、低成本MCU）。	优点：无需额外硬件，成本低；缺点：依赖CPU运行，若CPU卡死则失效。
窗口看门狗	硬件看门狗的一种特殊类型，要求喂狗操作必须在指定的时间窗口内完成（早于上限且晚于下限）。	超时或窗口外喂狗均触发复位。	对时序要求严格的系统（如安全关键系统、实时控制系统）。	优点：能检测程序跑飞或时序异常；缺点：配置复杂，需精确计算窗口时间。
独立看门狗	硬件看门狗的一种，使用专用低速时钟（如STM32的LSI），不受主系统时钟影响，确保在时钟故障时仍有效。	独立时钟计数，超时触发复位。	对时钟稳定性要求高的系统（如通信设备、医疗仪器）。	优点：抗干扰能力强；缺点：计时精度较低，依赖内部低速时钟。
系统看门狗	操作系统级的看门狗服务，通过监控关键进程或系统资源（如CPU负载、内存使用）来判断系统状态。	终止异常进程、重启服务或触发系统复位。	复杂系统（如Linux服务器、Android设备）。	优点：可针对特定进程监控；缺点：依赖操作系统运行，内核崩溃时可能失效。
电源看门狗	监测电源电压或功耗，当电压低于阈值或波动异常时触发复位，防止系统在低电压下不稳定运行。	电压比较器触发硬件复位。	电池供电设备（如IoT设备、便携式仪器）或电压波动较大的环境。	优点：保护硬件免受低电压损坏；缺点：仅关注电源状态，无法检测程序逻辑错误。