STM32--WDG看门狗

简介: STM32--WDG看门狗


WDG简介

WDG看门狗(Watchdog Timer)是一种常见的硬件设备,在STM32F10系列中,有两种看门狗,分别是独立看门狗和窗口看门狗,可以用来监测系统的运行状态,并在系统出现故障或停止运行时采取相应措施,以确保系统的稳定性和可靠性。

WDG看门狗一般采用一个计时器和一个喂狗机制组成。计数器会周期性的计数,当计数器所计次数达到阈值时,就会产生一个中断或系统复位;喂狗机制是在系统正常运行时,定期向看门狗喂狗,也就是重置计数器的计数值,防止计时器达到阈值导致系统复位。

IWDG独立看门狗由内置的低速时钟(LSI)产生时钟频率,即使主时钟发生故障它也有效;

适用场景:可在主程序之外,独立工作、时钟要求精度低的场合

WWDG窗口看门狗由APB1时钟分频后所驱动

适用场景:在精度要求比较高的场合下,常用来监测编程程序不可逆转的错误或卡死等软件故障。

IWDG

独立看门狗产生的时钟频率一般认为是40kHz(LSI时钟频率设定在30kHz至60kHz),通过8位的预分频器到12位的递减计数器,计时器可以产生复位;

12位递减计数器,也就说最高能计算到4095个数,从大往小依次递减,达到阈值时产生复位;

预分频器寄存器:

可以调节7个分频系数

状态寄存器:

分别是对重装载值的更新和预分频器值的更新进行状态检测;对于多个重装载值和预分频值,就必须清除RVU和PVU才能重新改变值

重装载寄存器:

重装载寄存器也就是喂狗,需要通过键寄存器来控制,将重装载值加载到计数器中。

键寄存器(重点):

对于独立看门狗来说,需要通过键寄存器来启用,输入特定值0xCCCC即可开启;第一次开始时从0xFFF开始计数递减,到0产生复位;之后通过重装载值加载到指定值;

预分频器寄存器和重装载值寄存器都会受到看门狗的保护,要使用看门狗必须将它们解除保护,才得以使用,输入0x5555解除保护;

重装载值的加载,需要靠0xAAAA的命令来执行。

写入键寄存器的值 执行
0xAAAA IWDG_RLR中的值重新加载到计数器(喂狗)
0xCCCC 启用看门狗
0x5555 解除IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器的保护

IWDG的超时计算

40kHz倒置过来就是0.025ms;计数值范围限定在4096到0之间;由于从0开始计算,所以计数值需要加1;

WWDG

通过PCLK1产生时钟频率,通过预分频器到6位的递减计数器;当看门狗被启动后WDGA(激活位)就会被置‘1’,T6:0与W6:0进行比较,只有T6:0大于W6:0才能产生‘1’;这样产生结果和CR激活位‘1’通过与门产生‘1’到达或门;或门的较下面的线是当看门狗允许产生中断,递减计数器到0x40时会产生一个早期唤醒中断(EWI),也可以使WWDG产生复位;最后到达与门,或门产生的‘1’与激活位‘1’即可产生复位。

这里递减计数器只有6位,而在CR寄存器中达到7位,所以规定当递减计数器小于0x40时,也就是T6位从1变为0时,将产生复位

所以CR寄存器中的数值须在0xFF到0xC0之间

框图可以知道,计数值必须大于窗口值,如果计数值小于窗口值,也就是过快喂狗的话,也会产生复位;

注意:

WWDG超时和窗口值设定

WDGTB是时基,2的时基次方就是预分频值,也就是会产生1,2,4,8的分频;4096是PCLK1除以4096产生的CK时钟频率;

窗口值

独立看门狗工程

接线:

通过屏幕来观察是否是看门狗复位的效果;

int main()
{
  OLED_Init();
    Key_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"WatchDog :");
  if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST)==SET)
    {
        OLED_ShowString(2,1,"IWDG RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(2,1,"        ");
        Delay_ms(100);
        //清除标志位
        RCC_ClearFlag();
        
    }
    else
    {
        OLED_ShowString(3,1,"RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(3,1,"   ");
        Delay_ms(100);
    }
    //初始化看门狗,LSI时钟已经打开
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);//解除PR RLR的保护
    IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_16);//设置分频值
    IWDG_SetReload(2499);//设置加载值
    IWDG_Enable();//启动独立看门狗
    
    //循环喂狗
    while(1)
    {
        uint8_t num=Key_GetNum();//按键一直按住表示死机
        
        IWDG_ReloadCounter();//喂狗
        OLED_ShowString(4,1,"Feeding");
        Delay_ms(800);
        OLED_ShowString(4,1,"       ");
        Delay_ms(180);
        
    }
}

当看门狗产生复位时,会产生一个复位标志位,利用该特性来检查是否产生看门狗复位,如果是,那么将在屏幕闪烁“IWDG RST”,否则闪烁“RST”表示是系统复位;

对于初始化看门狗我们根据框图来执行操作;

这里有规定LSI会被强制打开,所以不用管它;

接着是解除保护:

这里的超时值我们设定是1000ms,根据上图可知,分频至少是16分频;

计算可知计数器值为2500;(也可以是其他分频,我测试结果都差不多,接近980ms左右,超过980ms时就会产生复位);

最后启动看门狗:

之后在循环中不断喂狗,经过测试,16分频下至少喂狗时间为980ms,与实际的1000ms还是比较大的;

我们还可通过按键不放的方式,由于我们采用循环法,一直按住不放也就会程序卡死,所以不能及时喂狗就产生看门狗复位;

WWDG工程

接线图与上面一致;思路方法也与上面一致;

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
int main()
{
  OLED_Init();
    Key_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"WatchDog :");
  if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST)==SET)
    {
        OLED_ShowString(2,1,"WWDG RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(2,1,"        ");
        Delay_ms(100);
        //清除标志位
        RCC_ClearFlag();
        
    }
    else
    {
        OLED_ShowString(3,1,"RST");
        Delay_ms(500);
        OLED_ShowString(3,1,"   ");
        Delay_ms(100);
    }
    //初始化看门狗
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_WWDGEN,ENABLE);//开启时钟
    WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);//设置预分频器值
    WWDG_SetWindowValue(21|0x40);//设置窗口值 30ms
    WWDG_Enable(54|0x40);//启动并设置计数值  50ms
    
    //循环喂狗
    while(1)
    {
        Key_GetNum();//按键一直按住表示死机
        
        OLED_ShowString(4,1,"Feeding");
        Delay_ms(20);
        OLED_ShowString(4,1,"       ");
        Delay_ms(19);
        WWDG_SetCounter(54|0x40);
    }
}

初始化过程中,需要打开APB1的PCLK1时钟;

我们要设定一个窗口值为30ms,超时值为50ms的区间;

由上图看出我们预分频值至少为8,再计算计数器值约为55,

而窗口值的设定也是同样的道理:

经计算,对应值T5:0-W5:0=33,W5:0为21;

这里需要注意:

不能将重新转载值放到前面的地方,

原因是会导致喂狗时间过短,还没有达到窗口值;解决方法就是放在延迟之后,或者可以判断喂狗是否为第一次,是第一次就跳过;来进行解决。

最后经过测试,喂狗区间为31ms到50ms(包括31和50)之间,还是比较精准的(相对独立看门狗),而如果像上面使用的闪烁‘Feeding’来表示,那么区间为[31-49],原因是执行语句有延迟。

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