第十二章 STM32单片机看门狗编程及其应用

• 在WWDG中断服务程序中，不应该重装递减计数器，而是让应 用程序在发生复位前，安排一些紧急处理的任务：保存一些 重要数据和状态参数、或做系统刹车等操作。
工程素质和技能归纳
• 复习C语言中的函数指针内容，掌握其在嵌入式系统中的应 用。 • 理解看门狗的作用，掌握STM32单片机独立看门狗的工作机 制、配置流程和方法。 • 掌握STM32单片机窗口看门狗的工作机制、配置流程和方 法，以及注意事项。
STM32单片机窗口看门狗编程
• 窗口看门狗（ Window Watchdog，WWDG），通常用来检 测由外部干扰或不可预见的逻辑条件造成的应用程序背离正 常运行序列而产生的软件故障。WWDG从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非 正常的过迟或过早的操作。
独立看门狗与窗口看门狗的区别
机器人辅助32位单片机课程
第十二章 STM32单片机看门狗编程及其应用
华中科技大学控制科学与工程系 深圳市中科鸥鹏智能科技有限公司 彭刚
摘要
• 看门狗介绍 • STM32单片机独立看门狗编程
任务一 任务二 独立看门狗编程 认识系统节编程
任务三 窗口看门狗编程
任务一 独立看门狗编程
• 利用IWDG进行检测和解决由系统错误引起的故障。 • 例程参考P284：IWDG.c • 当程序正常运行时，每隔30ms会重新装载IWDG计数器。当程 序进入死循环时，计数器递减到0，系统发生复位。当系统检 测到复位后电量LED。
任务一 独立看门狗编程
• 需要注意： • （1）因为独立看门狗使用的是LSI，所以复位与时钟初始化 函数RCC_Configuration中加入：
WWDG“过早”复位
WWDG“过迟”复位和“过早”复位
任务二 窗口看门狗编程
• 如果主程序不再进行SysTick初始化，即每隔30ms不再重新装 载WWDG计数器，且While（1）中的循环代码不再做修改，而 在WWDG中断服务函数中添加复位WWDG看门狗代码。这样修改 后程序运行期间没有间隔一定时间就去重新装载WWDG计数 器，因此当这个计数器递减到0x40时，会进入 WWDG_IRQHandler中断服务函数，重新装载WWDG递减计数器， 防止WWDG产生系统复位。
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STM32单片机窗口看门狗编程
• WWDG有一个7位的递减计数器，被当成看门狗用于发生问 题是复位整个系统。 • STM32单片机窗口看门狗线管的寄存器有：
WWDG控制寄存器：WWDG_CR,递减计数器被包含在这个寄存器中， 初值为0x7F. • WWDG配置寄存器： WWDG_CFR ，初值为0x7F. • WWDG状态寄存器： WWDG_SR •
任务二 认识系统节拍定时器
• ARM Cortex-M3内核集成了一个系统节拍定时器SysTick， 它是一个24位递减计数器，SysTick设定初值并使能后，每 经过一个系统时钟周期，计数值就减1，减到0时，计数器自 动重装初值并继续计数，同时内部的COUNTFLAG标志会置 位，触发中断。 • 尝试一下用SysTick编写LED闪烁程序。
• 工程素质和技能归纳
看门狗介绍
• 单片机系统会由于受到外界的干扰，而造成程序执行紊乱， 系统无法正常运行。为了防止这种情况的发生，产生了一种 用于检测程序运行状态的电路或芯片，俗称看门狗 （Watchdog）。
• 看门狗可以分为独立与单片机外部的看门狗芯片和单片机内 集成的看门狗外设模块两种。 • 看门狗有一个输入信号，也称“喂狗”；有一个输出信号给 MCU的复位端。系统运行后启动看门狗计数器，看门狗开始 计数，当计数满后（一定时间）未收到清零信号（喂狗）， 看门狗计数器会溢出，引起看门狗中断，造成系统复位。 • STM32F10x内置两个看门狗：独立看门狗和窗口看门狗。
STM32单片机独立看门狗编程
• STM32单片机IWDG结构如图
• 工作原理：在键寄存器中写入0xCCC,开启独立看门狗，此时 计数器开始从复位值0xFFF递减计数。当计数到0时产生一个 复位信号。无论何时向键寄存器中写入0xAAAA，重载寄存 器中的值就会被重新加载到计数器，从而避免看门狗复位。
• 独立看门狗IWDG有独立的时钟，它不受系统硬件影响，可以作为系统故 障探测程序用，主要用于监视硬件的错误。而窗口看门狗WWDG的时钟 与系统相同，可以认为是系统内部的故障探测器。如果系统时钟不走了 ，这个窗口看门狗也就失去作用了，主要用于监视软件错误。WWDG计 数器达到给定的超时值时，会触发中断，这是给应用程序最后一次喂狗 的机会。 通常这个中断不是让应用程序执行喂狗操作，因为既然进入到这个中断 ，就表示应用程序在其他地方的喂狗操作不能奏效，所以发生这种现象 时，肯定是系统有问题了，或者是程序有Bug，或者是碰到了干扰。因此 在这种情况下，WWDG中断是为了让应用程序在发生复位前，安排一些 紧急处理的任务：保存重要的数据和状态参数，或做系统刹车（如电梯 控制）等操作。由此看出，简单地在WWDG中断服务程序中“喂狗”，既 没有发挥WWDG相对于IWDG的优势，又因为在WWDG中断中喂狗而为 系统留下了隐患，发生不可预料甚至灾难性的后果，达不到看门狗的作 用。
STM32单片机独立看门狗编程
• 独立看门狗（Independent watchdog，IWDG）的时钟系统是 由一个12位递减计数器和一个8位的预分频器构成的使用独立 40KHZ内部低速LSI RC振荡器提供。
• STM32单片机的IWDG相关的寄存器有：
– – – – IWDG键寄存器： IWDG_KR IWDG重装载寄存器： IWDG_RLR IWDG预分频寄存器： IWDG_PR IWDG状态寄存器： IWDG_SR
STM32单片机窗口看门狗编程
• STM32单片机窗口看门狗模块结构图如下所示：
STM32单片机窗口看门狗编程
• • 窗口看门狗会在以下两种情况下产生复位： （1）如果7位递减计数器值在T6位便0之前没有被刷新，即未被重置， 那么看门狗电路在达到预置时间周期时，会产生一个MCU复位。可以理 解为“过迟”复位。 （2）在递减计数器达到窗口寄存器数值之前，即大于这个设定数值时， 如果递减计数器数值被刷新，那么也将产生一个MCU复位。可以理解为 “过早”复位。
• 窗口看门狗，每隔30ms重新装载计数器，此时WWDG计数器的 值为0x5F,满足WWDG递减计数器必须在其值小于窗口寄存器的 数值0x70并大于0x3F时才能被重新装载的条件，不会产生 WWDG复位。
任务二 窗口看门狗编程
• 如果程序进入某个代码片段，如在按键中断服务程序中发生 了死循环，不能退出来，那么喂狗程序无法执行，当计数器 从0x40递减到0x3F时，发生系统复位。这是过迟复位。复位 后程序检测到复位与时钟配置寄存器中的控制/状态寄存器标 志位“WWDGRSTF”为1，表明窗口看门狗复位，点亮LED。
任务一 独立看门狗编程
• （4）独立看门狗在使用SysTick中断来重新装载计数器。为 了不影响SysTick其他的应用，在“stm32f10x_it.c”文件中加入 以下代码：
• int Tic_IWDG;//喂狗循环程序的频率判断变量 • void SysTickHandler（void） • { • Tic_IWDG++；//变量递增 • if（TIC_IWDG>=10）//每10个SysTick周期，喂狗一次 • { • IWDG_ReloadCounter();//喂狗 • Tic_IWDG=0;//清零 • } • }
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任务二 窗口看门狗编程
• 程序正常时，每隔一定的时间重新装载WWDG计数器，即“喂 狗”一次，假设程序进入某个代码片段，比如按键中断，发 生了死循环，不能退出来，那么“喂狗”程序无法执行，当 WWDG计数器递减到0x3F时，达到设定的超时值，系统复位。 例程参考P293：WWDG-1.c
任务二 窗口看门狗编程
• • RCC_LSICmd(ENABLE);//打开LSI While（RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY)==REST）;//等待直到 LSI稳定
• （2）喂狗周期要小于独立看门狗计数超时值；同时超时值要 大于程序正常执行循环一次的周期。 • （3）IWDG初始化程序要在SysTick的初试化之后。