STM32F1 的独立看门狗(以下简称 IWDG)。
STM32F1内部自带了两个看门狗,一个是独立看门狗 IWDG,另一个是窗口看门狗 WWDG,
本章只介绍独立看门狗 IWDG,窗口看门狗 WWDG 会在后面章节介绍。
本章要实现的功能是:
通过 K1 按键进行喂狗,喂狗的时候 D1 指示灯点亮,超过喂狗时间产生复位后 D1 指示灯熄灭,
同时使用 D2 指示灯闪烁表示系统运行。
26.1 IWDG 介绍
IWDG 简介
STM32F1 芯片内部含有两个看门狗外设,
一个是 独立看门狗 IWDG,
另一个是 窗口看门狗 WWDG。
两个看门狗外设(独立和窗口)均可用于检测并解决由软件错误导致的故障。
独立看门狗简单理解其实就是一个 12 位递减计数器,当计数器从某一个值递减到 0 时(如果看门狗已激活),系统就会产生一次复位。
如果在计数器递减到 0 之前刷新了计数器值,那么系统就不会产生复位。
这个刷新计数器值过程我们称之为“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。
IWDG 结构框图
(1)标号 1:IWDG 时钟
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。
在前面介绍时钟树时,我们就讲解过 LSI,其频率一般在 30-60KHz 之间,通常选择 40KHz 作为 IWDG 时钟。
由于 LSI 的时钟频率并不非常精确,所以独立看门狗只适用于对时间精度要求比较低的场合。
(2)标号 2:预分频器寄存器
LSI 时钟并不是直接提供给计数器时钟,而是通过一个 8 位预分频寄存器
IWDG_PR 分频后输入给计数器时钟。
我们可以操作 IWDG_PR 寄存器来设置分频因
子,分频因子可以为 4、8、16、32、64、128、256。
分频后的计数器时钟为:CK_CNT= 40/ 42^PRE,PRE 为预分频系数(0-6),
*4*2^PRE 大小就是 4、8、16、32、64、128、256 值。每经过一个计数器时钟,
计数器就减 1。
(3)标号 3:计数器
独立看门狗的计数器是一个 12 位的递减计数器,计数最大值为 0XFFF,当
递减到 0 时,会产生一个复位信号,让系统重新启动运行,如果在计数器减到 0
之前刷新了计数器值的话,就不会产生复位信号,这个刷新计数器值过程我们称
之为“喂狗”。
(4)标号 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。溢出时间 Tout = (4*2^pre) / 40 * rlr
(ms),pre 是预分频器系数(0-6),rlr 是重装载寄存器的值,公式内的 40 是
独立看门狗的时钟。
比如设置 pre=4,rlr=800,那么独立看门狗溢出时间是 1280ms,也就是说
如果在 1280ms 内没有进行喂狗,那么系统将进行重启,即程序重新开始运行
(5)标号 5:密钥寄存器
密钥寄存器(IWDG_KR)也称为关键字寄存器或键寄存器。此寄存器可以说
是 IWDG 的一个控制寄存器。往该寄存器写入三种值会有三种控制效果:
①写入 0X5555,由于 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器具有写访问保护。若要
修改寄存器,必须首先对 IWDG_KR 寄存器写入代码 0x5555。若写入其他值将重
启写保护。
②写入 0XAAAA,把 IWDG_RLR 寄存器内值重装载到计数器中。
③写入 0XCCCC,启动 IWDG 功能。此方式属于软件启动,一旦开启独立看门
狗,它就关不掉,只有复位才能关掉。
(6)标号 6:状态寄存器
状态寄存器 IWDG_SR 只有位 0: PVU 和位 1: RVU 有效,这两位只能由
硬件操作。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
表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。
由于篇幅限制,本章并没有对相关寄存器进行介绍,大家可以参考
《STM32F10x 中文参考手册》-17 独立看门狗(IWDG)章节,里面有详细的讲解。
如果看不懂的可以暂时放下,因为我们使用的是库函数开发。
26.2 IWDG 配置步骤
(IWDG 相关库函数在 stm32f10x_iwdg.c 和 stm32f10x_iwdg.h 文件中)
(1)开启寄存器访问(给 IWDG_KR 寄存器写入 0X5555)
通过前面内容的介绍我们知道 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器具有写访问保
护。
若要修改寄存器,必须首先对 IWDG_KR 寄存器写入代码 0x5555,如果写入
其他的值将重新开启写保护。
在库函数中实现函数如下:
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); //取消寄存器写保护
这个函数非常简单,里面的参数就是用来使能或失能写访问,即开启或关闭写访问。
(2)设置 IWDG 预分频系数和重装载值
设置 IWDG 预分频系数函数为: void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler); //设置 IWDG 预分频值 设置 IWDG 重装载值函数为: void IWDG_SetReload(uint16_t Reload); //设置 IWDG 重装载值
设置好 IWDG 的分频系数 pre 和重装载值就可以知道独立看门狗的喂狗时
间,也就是看门狗溢出时间,该时间的计算公式前面已经介绍,
公式如下:
Tout = (4*2^pre) / 40 * rlr
(3)重载计数器值(喂狗)(给 IWDG_KR 寄存器写入 0XAAAA)
重载计数器值(喂狗)库函数是: IWDG_ReloadCounter(); //重装载初值 此函数功能是将 IWDG_RLR 寄存器内值重新加载到独立看门狗计数器内,实现喂狗操作。
(4)开启 IWDG(给 IWDG_KR 寄存器写入 0XCCCC)
要使用独立看门狗,我们还需要打开它,开启 IWDG 的库函数是:
IWDG_Enable(); //打开独立看门狗
这里提醒下大家:IWDG 在一旦启用,就不能再被关闭,想要关闭,只能重
启,并且重启之后不能打开 IWDG,否则问题依旧存在。所以如果不用 IWDG 的
话,就不要去打开它,免得麻烦。
通过以上几步配置好后,我们就可以正常使用独立看门狗了,我们需要在规
定的时间内喂狗,否则系统即会重新启动。
IWDG的函数库的介绍
26.3 硬件设计
由于 IWDG 是 STM32F1 内部资源,因此本硬件电路非常简单,只有 LED 指示
灯、KEY1 按键连接,其对应的电路图在前面章节中都有介绍,这里就不多说。
D2 用来提示系统运行,D1 用来作为喂狗和系统重启时的提示,KEY1 按键用来喂
狗操作,喂狗时 D1 亮,喂狗失败系统重启,D1 灭。
26.4 软件设计
本章所要实现的功能是:通过 KEY1 按键进行喂狗,喂狗的时候 D1 点亮,同
时串口输出“喂狗”提示信息,超过喂狗时间系统重启 D1 熄灭,同时串口输出
“复位系统”提示信息,同时使用 D2 指示灯闪烁表示系统运行。
程序框架如下:
(1)初始化 IWDG(开启 IWDG,设置溢出时间)
#include "iwdg.h"
/*
u8 Pre 预分频值
u16 rlr 重装载值
*/
// IWDG 初始化
void IWDG_Init(u8 pre,u16 rlr)
{
// 第一步
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); //取消寄存器写保护
// 第二步
IWDG_SetPrescaler(pre); //设置 IWDG 预分频值
IWDG_SetReload(rlr); //设置 IWDG 重装载值
// 第三步
IWDG_ReloadCounter(); //重装载初值
// 第四步
IWDG_Enable(); //打开独立看门狗
}
// 喂狗
void IWDG_FeedDog(void)
{
IWDG_ReloadCounter();
}
(2)编写主函数
#include "system.h"
#include "SysTick.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "key.h"
#include "iwdg.h"
int main()
{
u8 i=0;
SysTick_Init(72);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中断优先级分组分2组
LED_Init();
USART1_Init(115200);
KEY_Init();
IWDG_Init(4,800); // 1280ms
LED1=1;
printf("复位系统\r\n");
while(1)
{
if(KEY_Scan(0)==KEY1_PRESS)
{
IWDG_FeedDog();
LED1 =0;
printf("喂狗\r\n");
}
i++;
if(i%10==0)
LED0=!LED0;
delay_ms(10);
}
}