独立看门狗与编程实验

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目标
原理
准备
步骤
现象

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目标

了解独立看门狗的工作原理及其使用场景，使用电容按键触发喂狗事件。

原理

STM32 有两个看门狗，一个是独立看门狗另外一个是窗口看门狗，独立看门狗号称宠物狗，窗口看门狗号称警犬，本章我们主要分析独立看门狗的功能框图和它的应用。独立看门狗用通俗一点的话来解释就是一个 12 位的递减计数器，当计数器的值从某个值一直减到 0 的时候，系统就会产生一个复位信号，即 IWDG_RESET。如果在计数没减到 0 之前，刷新了计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作就是我们经常说的喂狗。独立看门狗功能由 VDD 电压域供电，在停止模式和待机模式下仍能工作。

IWDG 功能框图如下所示：

独立看门狗

独立看门狗的时钟由独立的 RC振荡器 LSI提供，即使主时钟发生故障它仍然有效，非常独立。LSI的频率一般在 30~60KHZ之间，根据温度和工作场合会有一定的漂移，我们一般取 40KHZ，所以独立看门狗的定时时间并不一定非常精确，只适用于对时间精度要求比较低的场合。

计数器时钟

递减计数器的时钟由 LSI 经过一个 8 位的预分频器得到，我们可以操作预分频器寄存器 IWDG_PR来设置分频因子，分频因子可以是：[4,8,16,32,64,128,256,256]，计数器时钟CK_CNT= 40/ 4*2^PRV，一个计数器时钟计数器实现减一。

计数器

独立看门狗的计数器是一个 12 位的递减计数器，最大值为 0XFFF，当计数器减到 0时，会产生一个复位信号：IWDG_RESET，让程序重新启动运行，如果在计数器减到 0之前刷新了计数器的值的话，就不会产生复位信号，重新刷新计数器值的这个动作我们俗称喂狗。

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。超时时间 Tout = (4*2^prv) / 40 * rlv (s) ，prv是预分频器寄存器的值，rlv是重装载寄存器的值。

键寄存器

键寄存器 IWDG_KR 可以说是独立看门狗的一个控制寄存器，主要有三种控制方式，往这个寄存器写入下面三个不同的值有不同的效果。

通过往键寄存器写 0XCCCC 来启动看门狗是属于软件启动的方式，一旦独立看门狗启动，它就关不掉，只有复位才能关掉。

状态寄存器

状态寄存器 SR只有位 0：PVU和位 1：RVU 有效，这两位只能由硬件操作，软件操作不了。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’指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。

独立看门狗一般用来检测和解决由程序引起的故障，比如一个程序正常运行的时间是50ms，在运行完这段程序之后紧接着进行喂狗，我们设置独立看门狗的定时溢出时间为60ms，比我们需要监控的程序 50ms 多一点，如果超过 60ms 还没有喂狗，那就说明我们监控的程序出故障了，跑飞了，那么就会产生系统复位，让程序重新运行。

准备

MDK5
开发环境。

STM32F4xx HAL
库。

STM32F407
开发板。

STM32F4xx
参考手册。

STM32F407
开发板电路原理图。

步骤

首先创建IWDG_Init()函数，初始化独立看门狗。初始化独立看门狗32分频且自动重装载为1000，所以看门狗的超时时间为 (32kHz / 32) * 1000 = 1s（配置方法请参考STM32F4参考手册）。

IWDG_HandleTypeDef IWDG_Handle; // 定义独立看门狗初始化句柄
/*
* 设置 IWDG 的超时时间
* Tout = (32kHz / Prescaler) * Reload
* (32kHz / 32) * 1000 = 1s
*/
// 独立看门狗初始化
void IWDG_Init(void)
{
    IWDG_Handle.Instance = IWDG; // 独立看门狗地址
    IWDG_Handle.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_32; // 采用 64 分频
    IWDG_Handle.Init.Reload = 1000 - 1; // 设置自动重装载值
    HAL_IWDG_Init(&IWDG_Handle); // 初始化独立看门狗
}

创建IWDG_ReFresh()函数，实现喂狗功能。

// 喂狗事件
void IWDG_ReFresh(void)
{
    HAL_IWDG_Refresh(&IWDG_Handle);
}

主函数 main 程序如下：

第一步：初始化系统时钟和蜂鸣器。

第二步：开启蜂鸣器。

第三步：初始化电容按键及独立看门狗。

第四步：在 while()
循环中首先关闭蜂鸣器，然后循环调用
TPAD_Scan()判断电容按键是否被按下，如果被按下则调用函数
IWDG_ReFresh()
产生喂狗事件。

int main()
{
    CLOCK_Init(); // 时钟初始化
    BUZZER_Init(); // 蜂鸣器初始化
    BUZZER_ON; // 开启蜂鸣器
    TPAD_Init(); // 电容按键初始化
    IWDG_Init(); // 独立看门狗初始化
    while(1)
    {
        BUZZER_OFF; // 关闭蜂鸣器
        if(TPAD_Scan()) // 如果按键按下，产生喂狗事件
        {
            IWDG_ReFresh();
        }
    }
}

现象

将程序下载到开发板中，在1s的时间内通过电容按键来不断的喂狗，如果喂狗失败，则蜂鸣器不停响起。

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