• STM32实战总结：HAL之看门狗

    在由单片机构成的微型计算机系统中，单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环；或者因为用户配置代码出现BUG，导致芯片无法正常工作。出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的模块或者芯片，俗称“看门狗”(watchdog) 

    简单说：看门狗的本质就是定时计数器，计数器使能之后一直在递增/递减，而喂狗就是重新写入计数器的值，使计数器重新递增/递减。

    如果在一定时间内没有接收到喂狗信号（表示MCU已经挂了），便实现处理器的自动复位重启（发送复位信号）

    所以，通常需要在看门狗定时器使能复位之前喂狗。

     STM32中的看门狗

    在STM32中的看门狗具体是什么样的呢？

    STM32F10xxx内置两个看门狗，独立看门狗和窗口看门狗。

    STM32内置两个看门狗，提供了更高的安全性、时间的精确性和使用的灵活性。两个看门狗设备（独立看门狗、窗口看门狗）可以用来检测和解决由软件错误引起的故障。当计数器达到给定的超时值时，触发一个中断（仅适用窗口看门狗）或者产生系统复位。

    独立看门狗(IWDG)由专用的低速时钟(LSI)驱动，即使主时钟发生故障它也仍然有效。因为是独立于主时钟的，所以这就是为什么被称为独立看门狗。

    窗口看门狗由从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。

    注意二者的异同：

    ✔都是为了保证CPU程序在跑飞时可以进行处理；

    ✔IWDG最适合应用于那些需要看门狗作为一个在主程序之外，能够完全独立工作，并且对时间精度要求较低的场合（因为LSI其实并不精确）。WWDG最适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的应用程序；

    ✔窗口看门狗严格限定喂狗时间段，独立看门狗则是只要没有到时间，都能喂狗。

    独立看门狗

    根据内部看门狗时钟频率，装载寄存器定一个时间值，比如是1000，那么独立看门狗就会按照时钟频率，从1000开始向下每隔一个时钟周期减1，如果在减到0之前，你用程序代码重新向向下计数器里面写1000（喂狗），那么定时器会重新从1000开始向下递减。如果在减到0的时候，你还没有喂狗（用新的数值覆盖计数器），就会产生复位信号。

    在51单片机中，就只有独立看门狗。

    IWDG主要性能

    ● 自由运行的递减计数器

    ● 时钟由独立的RC振荡器提供(可在停止和待机模式下工作)

    ● 看门狗被激活后，则在计数器计数至0x000时产生复位

    独立看门狗框图如下：

    注意：

    如果我们要做低功耗模式，就要关闭独立看门狗，因为停机或者待机模式下不会喂狗，但是独立看门狗仍然正常工作，会导致系统复位而退出低功耗模式。

    MX配置

    看门狗是芯片内部设计，无外部引脚。

    IWDG相关函数

    IWDG除了初始化函数外，只有一个函数。

    1. /** @defgroup IWDG_Exported_Functions_Group2 IO operation functions
    2.   * @{
    3.   */
    4. /* I/O operation functions ****************************************************/
    5. HAL_StatusTypeDef     HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

    就是一个喂狗函数。

    关键代码

    1. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    2. #include "MyApplication.h"
    3.  
    4. /* Private define-------------------------------------------------------------*/
    5.  
    6. /* Private variables----------------------------------------------------------*/
    7.  
    8. /* Private function prototypes------------------------------------------------*/  
    9. static void FeedDog(void);
    10.  
    11. /* Public variables-----------------------------------------------------------*/
    12. MyIWDG_t MyIWDG = 
    13. {
    14. 	TRUE,
    15. 	
    16. 	FeedDog
    17. };    
    18.  
    19. /*
    20. 	* @name   FeedDog
    21. 	* @brief  喂狗
    22. 	* @param  None
    23. 	* @retval None      
    24. */
    25. static void FeedDog(void)
    26. {
    27. 	HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
    28. }
    29. /********************************************************
    30.   End Of File
    31. ********************************************************/

    一开始，我尝试409.6ms喂一次狗，可系统还是复位了。

    于是我在想，会不会从开始启动看门狗，到喂狗程序之前，时间就已经超过了409.6ms呢？

    所以，我把时间做些调整。 

    改成了32分频，计数2500，即2秒。

    然后就可以了。

    注意，喂狗不能只喂一次，需要不断地喂，所以不能就放在初始化代码中喂一次。

    其实最好用定时器中断，每隔固定的时间喂狗。

    窗口看门狗

    配置寄存器(WWDG_CFR) 中包含窗口比较值：要避免产生复位，递减计数器必须在其值

    小于窗口寄存器（也就是配置寄存器）的数值并且大于0x3F时被重新装载。

    也就是说，只有递减计数器的值在[W[6:0], 0x40]区间内被重新装载时，才不会产生复位。

    那什么时候会复位呢？

    如果看门狗被启动 (WWDG_CR 寄存器中的 WDGA 位被置 ’1’)，则：

    1、当7位(T[6:0])递减计数器从0x40翻转到0x3F(T6位清零)时，将产生一个复位；

    2、如果软件在计数器值大于窗口寄存器中的数值时重新装载计数器，将产生一个复位；

    T6位变成0，也就意味着数值降到了64以下。

    1000000就是64，如果最高位变成0，则就是从40H翻转到了3FH，会产生一个MCU复位。

    这只是一种算法技巧。

    0x40对应的十进制数值是64，窗口的下限，是固定的值，不能改变。

    窗口看门狗计数器的值必须在上窗口和下窗口之间才可以刷新（喂狗），这也是窗口看门狗中“窗口”两个字的含义。

    产生复位时，T6位会被置0

    看门狗的超时时间：指的是计数器减至0x3F的时间。

    计数器位数：

    窗口值位数：

    可见，计数值和窗口值范围为0—127，又因为窗口下限值为64，所以实际可设置的范围为64到127。

    窗口看门狗中断：

    窗口看门狗还可以使能提前唤醒中断，那么在计数器由减到0x40  (0x3f+1)  的时候，便会进入中断，我们可以在中断里面喂狗 。

    1. HAL库独立窗口狗函数库讲解：
    2.  
    3. 看门狗初始化：
    4.  
    5. HAL_WWDG_Init(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);
    6.  
    7. 喂狗：
    8.  
    9. HAL_WWDG_Refresh(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);
    10.  
    11. 看门狗中断处理函数：
    12.  
    13. HAL_WWDG_IRQHandler(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);
    14.  
    15.  
    16. 看门狗中断回调函数：
    17.  
    18.  __weak HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(hwwdg);

    MX配置

    参数从上到下为：

    • 分频系数；
    • 窗口值；
    • 初始值；
    • 使能提前唤醒中断；

    关键代码

    1. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
    2. #include "MyApplication.h"
    3.  
    4. /* Private define-------------------------------------------------------------*/
    5.  
    6. /* Private variables----------------------------------------------------------*/
    7.  
    8. /* Private function prototypes------------------------------------------------*/  
    9. static void FeedDog(void);
    10.  
    11. /* Public variables-----------------------------------------------------------*/
    12. MyWWDG_t MyWWDG = 
    13. {
    14. 	TRUE,
    15. 	
    16. 	FeedDog
    17. };    
    18.  
    19. /*
    20. 	* @name   FeedDog
    21. 	* @brief  喂狗
    22. 	* @param  None
    23. 	* @retval None      
    24. */
    25. static void FeedDog(void)
    26. {
    27. 	HAL_WWDG_Refresh(&hwwdg);
    28. }
    29. /********************************************************
    30.   End Of File
    31. ********************************************************/
    1. /**
    2.   * @name   HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback
    3.   * @brief  窗口看门狗提前唤醒中断回调函数
    4.   * @param  hwwdg : pointer to a WWDG_HandleTypeDef structure that contains
    5.   *                the configuration information for the specified WWDG module.
    6.   * @retval None
    7.   */
    8. void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
    9. {
    10.   //喂狗
    11. 	if(MyWWDG.FeedDog_Flag == TRUE)
    12. 	{
    13. 		printf("喂狗\r\n");
    14. 		MyWWDG.FeedDog();
    15. 	}
    16. }

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