一、看门狗概述

看门狗（WatchDog Timer），是一种电子或软件定时器，采用类似心跳的机制，监测单片机是否处于正常工作状态。
在正常工作状态，单片机会定期重置看门狗，当单片机发生异常时，看门狗无法正常重置，计时器会产生超时信号。

STM32F10x 内置两个看门狗，分别是独立看门狗(IWDG) 和窗口看门狗 (WWDG)。其中：

• 独立看门狗由专用的32kHz 低速时钟为驱动，即使主时钟故障它仍能正常工作。
• 窗口看门狗由APB1时钟分频后得到的时钟驱动，通过可配置的时间窗口来检测应用程序。

看门狗的应用场景：
- 防止系统死锁
- 处理软件故障
- 应对外部干扰
- 提高系统可靠性

二、STM32中的看门狗类型

1. 独立看门狗（IWDG）

（1）基本概念

独立看门狗，全称为Independent Watchdog Timer，是一种定时器电路，它用于监测单片机系统的正常支行状态并解决由程序引起的故障，其特点 ：

• 当计数器的值从某个初始值递减到0时，独立看门狗会产生一个复位信号（即IWDG_RESET）。
• 如果在计数器减到0之前刷新了计数器的值（喂狗），则不会触发复位信号。
• 独立看门狗的作用是防止程序进入死循环或跑飞，确保系统始终保持可靠运行。
• 独立看门狗计数器是12位递减计数器，减到0如果还没喂狗则复位。

（2）独立看门狗框图

（3）独立看门狗配置步骤

IWDG引用头文件： stm32f10x_iwdg.h。

1. 启用独立看门狗

// 关闭写保护，IWDG_KR寄存器写入0x5555
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);

2. 配置预分频器

// 时钟是分频后给看门狗使用
    IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_4);  // 根据需要调整预分频器，以产生适当的看门狗溢出时间

3. 配置溢出时间

    IWDG_SetReload(0xFFF);  // 根据需要调整溢出时间，数值越小溢出时间越短

溢出时间=(4*2^预分频系数) / 40 * 重载寄存器值，
需要在这个时间内喂狗。

4. 重加截看门狗计数器

    IWDG_ReloadCounter();

5. 启动看门狗

    // 启动看门狗,给IWDG_KR寄存器写入0xCCCC
    IWDG_Enable();

6. 喂狗（重载看门狗计数器）

while (1) {
    // 喂狗，给IWDG_KR 写入0xAAAA
    IWDG_ReloadCounter();
    // 添加其他任务或逻辑
}

（4）实验程序

下面实验的现象是：
main.c里设置了喂狗的时间是1s，

• 当main.c里的 while 循环里的 delay_ms(990); 的延迟在1000ms以内时，LED可以正常输出数值。
• 当main.c里的 while 循环里的 delay_ms(1100); 的延迟超过了1000ms，串口会一直输出日志： restarting… ， LED无法正常递增显示数值。

iwdg.h

#ifndef __IWDG_UTIL_H__
#define __IWDG_UTIL_H__

#include "stm32f10x.h"
void iwdg_init(u8 prer, u16 rlr);
void iwdg_feed(void);
#endif

iwdg_util.c

#include "iwdg_util.h"


/**
 * @brief IWDG初始化
 * @param prer 分频数:0~7(只有低3位有效)
 * @param rlr 自动重装载寄存器值:0~0XFFF
*/
void iwdg_init(u8 prer, u16 rlr)
{
    // 开启对IWDG寄存器的写操作
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
    // 设置IWDG预分频值
    IWDG_SetPrescaler(prer);
    // 设置IWDG重装载值
    IWDG_SetReload(rlr);
    // 重装载IWDG计数器
    IWDG_ReloadCounter();
    // 使能IWDG
    IWDG_Enable();
}

/**
 * @brief 喂狗
*/
void iwdg_feed(void)
{
    IWDG_ReloadCounter();
}

main.c

#include "gpio_utils.h"
#include "rcc_utils.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "sys_tick_utils.h"
#include "led_utils.h"
#include "usart_utils.h"
#include "stdio.h"
#include "iwdg_util.h"

// 主函数
int main(void)
{
	GPIO_Configuration(); // 调用GPIO配置函数
	// tick 初始化
	sys_tick_init(72);
	led_all_off();
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	USART3_Init(9600);
	printf("restarting...");

	// led 初始化
	custom_led_init();

	// 启用窗口看门狗,溢出时间：(4*2^预分频系数) / 40 * 重载寄存器值=1s
	iwdg_init(4, 625);

	int i = 0;

	while (1) // 无限循环
	{
		delay_ms(990);
		led_lightn(i);
		i++;
		if(i>9){
			i=0;
		}
		// 喂狗
		iwdg_feed();
	}
}

2. 窗口看门狗（WWDG）

（1）基本概念

• 窗口看门狗（Window Watchdog）是一种特殊类型的看门狗，用于监视系统操作是否在预定的时间窗口内完成。与传统的独立看门狗不同，窗口看门狗要求操作在指定的时间窗口内完成，否则系统将被复位。这种看门狗的主要优势在于可以更精确地控制系统操作的时间。

• 窗口看门狗是7位递减计数器，减到固定值（下限，0x40，不用修改）还没有喂狗则复位；但是在减到固定值（上限）前喂狗，也会触发复位。

• 窗口看门狗挂接在 APB1总线上。

• 时间窗口：时间窗口是指允许系统操作完成的时间范围。窗口看门狗要求系统在指定的时间窗口内完成操作，否则会被认为是异常操作。

• 上限和下限：时间窗口由上限和下限定义。系统操作必须在上限和下限之间完成，否则会被认为是异常操作。

• 应用场景：窗口看门狗通常用于对系统的关键操作进行监视，例如通信协议的数据传输、实时任务的执行等。

（2）框图

（3）窗口看门狗的工作模式

• 关闭窗口模式： 在此模式下，窗口看门狗仅在计数器值处于上限和下限之间时才认为操作正常。如果计数器值超出此范围，则系统被认为异常。
• 打开窗口模式：在此模式下，窗口看门狗在计数器值在上限和下限之外时认为操作正常。如果计数器值处于上限和下限之间，则系统被认为异常。

（4）窗口看门狗配置步骤

窗口看门狗头文件：
stm32f10x_wwdg.h

1. 定义时间窗口的上限

#define WINDOW_UPPER_LIMIT 1000  // 时间窗口的上限

2. 使能wwdg时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);

3. 设置窗口值和分频

// 值范围 0x40~0x7f
void WWDG_SetWindowValue(uint8_t windowValue);
// 分频系数可以为 WWDG_prescaler_1、 WWDG_Prescaler_2、WWDG_Prescaler_4、WWDG_Prescaler_8
void WWDG_SetPrescaler(uint32_t WWDG_Prescaler);

4. 开启WWDG中断并分组

NVIC_Init();
WWDG_EnableIT();

5. 设置计数器初始值、使能WWDG

vopid WWDG_Enable(uint8_t Counter);
void WWDG_SetCounter(uint8_t Counter);

6. 定义中断服务函数

WDG_IRQHandler();
// 清除中断标志
WWDG_ClearFlag();

窗口看门狗本章节暂时不写示例应用。

本文程序开源地址：
https://gitee.com/xundh/stm32_arm_learn