STM32 看門狗的示例分析

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1、IWDG

1.1 獨(dú)立看門狗簡(jiǎn)介

IWDG（Independent watchdog）獨(dú)立看門狗，可以用來(lái)檢測(cè)并解決由于軟件錯(cuò)誤導(dǎo)致的故障，當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá)給定的超時(shí)值時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)中斷或產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位

獨(dú)立看門狗的時(shí)鐘是它專用的低速時(shí)鐘（LSI），所以它能保持工作及時(shí)主時(shí)鐘出現(xiàn)問(wèn)題。窗口看門狗的時(shí)鐘是有APB1時(shí)鐘分頻得到得到，通過(guò)可配置的時(shí)間窗口來(lái)檢測(cè)應(yīng)用程序非正常的過(guò)遲或過(guò)早的操作。

IWDG 最適合應(yīng)用于那些需要看門狗作為一個(gè)在主程序之外，能夠完全獨(dú)立工作，并且對(duì)時(shí)間精度要求較低的場(chǎng)合。 WWDG 最適合那些要求看門狗在精確計(jì)時(shí)窗口起作用的應(yīng)用程序。

1.2 獨(dú)立看門狗的特點(diǎn)

①自由運(yùn)行遞減計(jì)數(shù)器

②時(shí)鐘來(lái)自通過(guò)獨(dú)立的RC振蕩器（可以工作在待機(jī)和停止模式下）

③當(dāng)向下計(jì)數(shù)器值達(dá)到0時(shí)，會(huì)產(chǎn)生復(fù)位（如果看門狗已經(jīng)激活）

1.3 獨(dú)立看門狗功能描述

上圖紅框顯示，看門狗功能由 VDD 電壓域供電，所以在停止模式和待機(jī)模式下仍能工作

向關(guān)鍵字寄存器（IWDG_KR）寫入0XCCCC，獨(dú)立看門狗就會(huì)啟動(dòng)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始下降從復(fù)位值0XFFF。當(dāng)計(jì)數(shù)器值到達(dá)0，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)（獨(dú)立看門狗復(fù)位）

無(wú)論何時(shí)向關(guān)鍵字寄存器寫入0XAAAA，IWDG_RLR的數(shù)值會(huì)重載進(jìn)計(jì)數(shù)器，避免看門狗復(fù)位

1.4 硬件看門狗

如果通過(guò)器件選項(xiàng)位使能“硬件看門狗”功能，上電時(shí)將自動(dòng)使能看門狗；如果在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)束前，若軟件沒(méi)有向關(guān)鍵字寄存器寫入相應(yīng)的值，則系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位

1.5 寄存器訪問(wèn)保護(hù)

IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器具有寫訪問(wèn)保護(hù)。若要修改寄存器，必須首先對(duì) IWDG_KR寄存器寫入代碼 0x5555。而寫入其他值則會(huì)破壞該序列，從而使寄存器訪問(wèn)保護(hù)再次生效。這意味著重裝載操作（即寫入 0xAAAA）也會(huì)啟動(dòng)寫保護(hù)功能。

狀態(tài)寄存器指示預(yù)分頻值和遞減計(jì)數(shù)器是否正在被更新

1.6 調(diào)試模式

當(dāng)微控制器進(jìn)入調(diào)試模式時(shí)（ Cortex?-M3 內(nèi)核停止）， IWDG 計(jì)數(shù)器會(huì)根據(jù) DBG 模塊中的 DBG_IWDG_STOP 配置位選擇繼續(xù)正常工作或者停止工作

下圖是LSI在不同分頻情況下IWDG超時(shí)周期的最小值和最大值。

2、WWDG

2.1 簡(jiǎn)介

窗口看門狗（Window watchdog）通常被用來(lái)監(jiān)測(cè)，由外部干擾或不可預(yù)見(jiàn)的邏輯條件造成的應(yīng)用程序背離正常的運(yùn)行序列而產(chǎn)生的軟件故障。除非遞減計(jì)數(shù)器的值在 T6 位變成 0 前被刷新，看門狗電路在達(dá)到預(yù)置的時(shí)間周期時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè) MCU 復(fù)位。如果在遞減計(jì)數(shù)器達(dá)到窗口寄存器值之前刷新控制寄存器中的 7 位遞減計(jì)數(shù)器值，也會(huì)產(chǎn)生 MCU 復(fù)位。這意味著必須在限定的時(shí)間窗口內(nèi)刷新計(jì)數(shù)器

2.2 窗口看門狗主要特點(diǎn)

①可編程自由向下計(jì)數(shù)器

②復(fù)位條件，激活看門狗的情況下，當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器值小于 0x40 時(shí)復(fù)位；在窗口之外重載遞減計(jì)數(shù)器時(shí)復(fù)位。

③提前喚醒中斷 (EWI)：當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器等于 0x40 時(shí)觸發(fā)（如果已使能且看門狗已激活）

2.3 窗口看門狗功能說(shuō)明

如果窗口看門狗啟動(dòng)（WWDG_CR寄存器的WDGA位置1），7位向下計(jì)數(shù)器從0X40向0x3F滾動(dòng)（T6已經(jīng)清零），會(huì)導(dǎo)致一個(gè)復(fù)位。如果軟件重載計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器值大于窗口所存儲(chǔ)的值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位

應(yīng)用程序必須在正常操作期間寫WWDG_CR寄存器去組織MCU復(fù)位。這個(gè)操作必須發(fā)生在計(jì)數(shù)器值小于窗口寄存器值。窗口寄存器值存儲(chǔ)在WWDG_CR寄存器，必須在0XFF和0XC0之間。

使能窗口看門狗

復(fù)位之后，窗口寄存器經(jīng)常是禁止的。通過(guò)設(shè)置WWDG_CR寄存器的WDGA位去使能，不能被禁止除了通過(guò)復(fù)位。

控制向下計(jì)數(shù)器

遞減計(jì)數(shù)器處于自由運(yùn)行狀態(tài)：即使禁止看門狗，遞減計(jì)數(shù)器仍繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)使能看門狗時(shí)，必須將 T6 位置 1，以防止立即復(fù)位

T[5:0] 位包含了看門狗產(chǎn)生復(fù)位之前的計(jì)時(shí)數(shù)目；復(fù)位前的延時(shí)時(shí)間在一個(gè)最小值和一個(gè)最大值之間變化，這是因?yàn)閷懭?WWDG_CR 寄存器時(shí)，預(yù)分頻值是未知的。配置寄存器 (WWDG_CFR) 包含窗口的上限：為防止發(fā)生復(fù)位，當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器的值低于窗口寄存器值且大于 0x3F 時(shí)必須重載

注意：可使用 T6 位產(chǎn)生軟件復(fù)位（將 WDGA 位置 1 并將 T6 位清零）

看門狗中斷高級(jí)特性

如果在產(chǎn)生實(shí)際復(fù)位之前必須執(zhí)行特定的安全操作或數(shù)據(jù)記錄，則可使用提前喚醒中斷(EWI)。通過(guò)設(shè)置 WWDG_CFR 寄存器中的 EWI 位使能 EWI 中斷。當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器的值為0x40 時(shí)，將生成 EWI 中斷。在復(fù)位器件之前，可以使用相應(yīng)的中斷服務(wù)程序 (ISR) 來(lái)觸發(fā)特定操作（例如通信或數(shù)據(jù)記錄）。

在某些應(yīng)用中，可以使用 EWI 中斷來(lái)管理軟件系統(tǒng)檢查和/或系統(tǒng)恢復(fù)/功能退化，而不會(huì)生成 WWDG 復(fù)位。在這種情況下，相應(yīng)的中斷服務(wù)程序 (ISR) 可用來(lái)重載 WWDG 計(jì)數(shù)器以避免 WWDG 復(fù)位，然后再觸發(fā)所需操作。

通過(guò)將 0 寫入 WWDG_SR 寄存器中的 EWIF 位來(lái)清除 EWI 中斷

2.4 如何設(shè)置看門狗超時(shí)

例子：APB1的頻率是24MHZ，WDGTB[1:0]設(shè)置3，T[5:0]設(shè)置成63

t = 1/24000*4096*2*2*2*（63+1）= 24.85ms

有關(guān) TWWDG 的最小值和最大值

2.5 調(diào)試模式

微控制器進(jìn)入調(diào)試模式時(shí)（ Cortex?-M3內(nèi)核停止），WWDG計(jì)數(shù)器會(huì)根據(jù)DBG模塊中的DBG_WWDG_STOP配置位選擇繼續(xù)正常工作或者停止工作

3、區(qū)別

應(yīng)用場(chǎng)景不同

IWDG 最適合應(yīng)用于那些需要看門狗作為一個(gè)在主程序之外，能夠完全獨(dú)立工作，并且對(duì)時(shí)間精度要求較低的場(chǎng)合。

WWDG 最適合那些要求看門狗在精確計(jì)時(shí)窗口起作用的應(yīng)用程序

為什么要窗口看門狗？

對(duì)于一般的看門狗，程序可以在它產(chǎn)生復(fù)位前的任意時(shí)刻刷新看門狗，但這有一個(gè)隱患，有可能程序跑亂了又跑回到正常的地方，或跑亂的程序正好執(zhí)行了刷新看門狗操作，這樣的情況下一般的看門狗就檢測(cè)不出來(lái)了；

如果使用窗口看門狗，程序員可以根據(jù)程序正常執(zhí)行的時(shí)間設(shè)置刷新看門狗的一個(gè)時(shí)間窗口，保證不會(huì)提前刷新看門狗也不會(huì)滯后刷新看門狗，這樣可以檢測(cè)出程序沒(méi)有按照正常的路徑運(yùn)行非正常地跳過(guò)了某些程序段的情況。

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