STM32单片机WDG看门狗详解

news2024/12/27 2:00:39

文章目录

1. WDG简介

2. IWDG框图

3. IWDG键寄存器

4. IWDG超时时间

5. WWDG框图

6. WWDG工作特性

7. WWDG超时时间

8. IWDG和WWDG对比

9. 代码示例

1. WDG简介

WDG（Watchdog）看门狗

看门狗可以监控程序的运行状态，当程序因为设计漏洞、硬件故障、电磁干扰等原因，出现卡死或跑飞现象时，看门狗能及时复位程序，避免程序陷入长时间的罢工状态，保证系统的可靠性和安全性。

看门狗本质上是一个定时器，当指定时间范围内，程序没有执行喂狗（重置计数器）操作时，看门狗硬件电路就自动产生复位信号。

STM32内置两个看门狗

独立看门狗(Independent WDG)：独立运行(独立看门狗的时钟是专用的LSI，内部低速时钟)，对时间精度要求低(只有一个最晚时间界限)
窗口看门狗(Window WDG)：要求看门狗在精确计时窗口起作用(喂狗时间有个最晚的界限，也有个最早的界限)，使用APB1的时钟(没有专用时钟，不算独立)

2. IWDG框图

看门狗定时器溢出时会直接产生复位信号，然后执行喂狗操作，实质上是重置计数器。这是一个递减计数器，减到0后就会复位。因此，为了避免复位，在计数器减到0之前必须及时进行喂狗操作并把计数值加大。

输入时钟LSI（内部低速时钟40KHz）后，时钟进入预分频器（8位，最大256分频）进行分频。预分频寄存器（Prescaler）配置分频系数后，经过预分频器分频后，时钟驱动递减计数器。计数器每次递减一个单位，另有计数器设为12位（2^12=4096）。当计数器减到0时，产生IWDG复位。为了避免复位，可以提前在重装载寄存器写一个值，这个过程和定时器的ARR（Auto Reloader）是一样的。当我们预先写好值之后，在运行过程中，我们在这个键寄存器里写一个特定的数据，控制电路进行喂狗。这时计数器会得到当前的计数器重装载，重新开始减计数。
状态寄存器SR（只读寄存器）标志电路运行状态，只有两个更新同步位。

3. IWDG键寄存器

键寄存器本质上是控制寄存器，用于控制硬件电路的工作

在可能存在干扰的情况下，一般通过在整个键寄存器写入特定值来代替控制寄存器写入一位的功能，以降低硬件电路受到干扰的概率

写入键寄存器的值	作用
0xCCCC	启用独立看门狗
0xAAAA	IWDG_RLR中的值重新加载到计数器（喂狗）
0x5555	解除IWDG_PR和IWDG_RLR的写保护
0x5555之外的其他值	启用IWDG_PR和IWDG_RLR的写保护

可以对RP、SR、RLR的写操作进行保护，只有在键寄存器写入5555，才能解除写保护，一旦写入其他值，PR和RLR再次被保护。这样PR和RLR就跟随键寄存器一起被保护了起来，防止误操作。

4. IWDG超时时间

5. WWDG框图

窗口看门狗没有重装寄存器，直接在CNT写入数据就行。

时钟来源是PCLK1（APB1时钟默认36MHz），进入后先经过预分频器分频，然后驱动递减计数器（T5~T0这6位是有效的计数值，最高位T6用来作为溢出标志位 -> T6=1时，表示计数器溢出，0溢出）。如果T6位当成溢出标志位，低6位当作计数器，那么低6位的计数值减到0之后溢出。

WDGA是窗口看门狗的激活位，也就是使能。WDGA写入1，启用窗口看门狗。

喂狗最早时间窗口的实现流程：一旦我们执行写入CR操作时，那个与门开关就会打开，写入CR，就是写入计数器（喂狗），喂狗时比较器开始工作，一旦它比较，我们当前的计数器T6:0>窗口值W6:0，比较结果=1，闹过或门申请复位。把当前计数值和预设的窗口值进行比较，就会发现频次太高或太低，说明喂狗频次异常，就有问题，复位一下。

喂狗太晚，6位计数器减到0，复位。喂狗太早，计数器的值超过窗口值，复位。

6. WWDG工作特性

递减计数器T[6:0]的值小于0x40时，WWDG产生复位

递减计数器T[6:0]在窗口W[6:0]外被重新装载时，WWDG产生复位

递减计数器T[6:0]等于0x40时可以产生早期唤醒中断（EWI），用于重装载计数器以避免WWDG复位。

定期写入WWDG_CR寄存器（喂狗）以避免WWDG复位

唤醒中断(EWI)：这个中断其实就是溢出的前一刻发生，也称作“死前中断”，马上就要溢出复位，再提醒一下，要不要干点啥，所以在这个早期唤醒中断里，我们一般可以用来执行一些紧急操作，比如保存重要数据，关闭危险设备等。

7. WWDG超时时间

8. IWDG和WWDG对比

	IWDG独立看门狗	WWDG窗口看门狗
复位	计数器减到0后	计数器T[5:0]减到0后、过早重装计数器
中断	无	早期唤醒中断
时钟源	LSI（40KHz）	PCLK1（36MHz）
预分频系数	4、8、32、64、128、256	1、2、4、8
计数器	12位	6位（有效计数）
超时时间	0.1ms~26214.4ms	113us~58.25ms
喂狗方式	写入键寄存器，重装固定值RLR	直接写入计数器，写多少重装多少
防误操作	键寄存器和写保护	无
用途	独立工作，对时间精度要求较低	要求看门狗在精确计时窗口起作用