IWDG和WWDG分析

myallmy 2019-07-15

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關(guān)于本博文的介紹：

基于STM32F103ZET芯片和3.5V標(biāo)準(zhǔn)庫
分開介紹兩種模式：獨立看門狗IWDG和窗口看門狗WWDG
從寄存器，介紹到對應(yīng)的庫函數(shù)；

一什么是看門狗？
單片機系統(tǒng)在正常執(zhí)行程序時，當(dāng)收到外界各種物理干擾或其他原因出現(xiàn)程序跑飛或者陷入死循環(huán)的現(xiàn)象，而使得正常的程序無法正常運行，導(dǎo)致MCU掛掉，看門狗就是為了解決這么個問題而出現(xiàn)的；

二工作原理
在一定時間內(nèi)（時間由看門狗定時計數(shù)器決定）沒有接收到喂狗信號（表示MCU掛了），便實現(xiàn)處理器自動復(fù)位重啟（發(fā)出復(fù)位信號）；
** IWDG和WWDG的時鐘源 **
這里寫圖片描述
從圖中可以看出：
1.獨立看門狗IWDG有自己獨立的時鐘源——LSI
2. 窗口看門狗WWDG的時鐘源——PCLK1
由此圖可以看出：在編程時，IWDG不需要使能時鐘源，而WWDG需要；所以IWDG的操作會比較簡單一些；

獨立看門狗定時器IWDG

一相關(guān)寄存器以及功能
（1）鍵值寄存器IWDG_KR
這里寫圖片描述
功能和使用方法：

當(dāng)[15：0]位被寫入0xCCCC時，使能，此時寄存器從其0xFFF開始遞減計數(shù)，當(dāng)遞減到0x0000時，會產(chǎn)生一個復(fù)位信號（IWDG_RESET）
當(dāng)[15 : 0]位被寫入0xAAAA時，IWDG_RLR寄存器中的值將會被重新加載到計數(shù)器中（這就是喂狗的過程），就是通過這個功能，從而避免產(chǎn)生MCU復(fù)位；
當(dāng)寄存器被寫入0x5555時，可以訪問IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器；（這里要注意了，這個重要，因為如果IWDG_PR和IWDG_RLR不能被寫入數(shù)據(jù)，也就是相當(dāng)于無法給IWDG預(yù)分頻和重載值）

（2）預(yù)分頻寄存器IWDG_PR
這里寫圖片描述
功能和使用:
對照著對[2:0]位的介紹選擇分頻因子；

（3）重載寄存器IWDG_RLR
這里寫圖片描述
功能和使用方法：看方框中吧；

（4）狀態(tài)寄存器IWDG_SR
這里寫圖片描述
功能和使用方法：看方框中吧；

二編程步驟

取消寄存器寫保護（也即是先IWDG_KR中寫入0x5555）
目的：取消PR和RLR寄存器寫保護，從而可以操作這兩個寄存器
庫函數(shù)：
void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess);
設(shè)置預(yù)分頻系數(shù)和重裝載值
庫函數(shù)：
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler);
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload);
這里要明白一個重要的概念：
Tout(ms) = ((4*2^prer) * rlr)/40;

Tout：要設(shè)置的溢出時間，也就是多久初始化一次MCU，單位是ms
prer ：分頻系數(shù)
rlr ：重載值；
比如：prer = 4，rlr = 625時，Tout = 1000ms
重載計數(shù)值喂狗（向IWDG_KR寫入0xAAAA）
庫函數(shù)：
void IWDG_ReloadCounter(void);
啟動看門狗（向IWDG_KR 寫入0xCCCC）
庫函數(shù)：
void IWDG_Enable(void);

自此，整個程序就完成了；比較簡單；

窗口看門狗WWDG

“窗口”的原因：
因為喂狗的時間有一個時間上的限制，必須在一定時間范圍內(nèi)（窗口）；這個時間范圍（窗口）上限是相關(guān)寄存器配置；下限時間是0x40；在這段時間內(nèi)要完成喂狗，否則將會發(fā)生MCU復(fù)位；

一 WWDG發(fā)出復(fù)位信號的條件

計數(shù)器的數(shù)值從0x40減到0x3F時候；
喂狗的時候，計數(shù)器的值大于WWDG_CFG寄存器設(shè)置的數(shù)值；

注意： 上面第二點需要特別注意，在后面進行編程的時候，我們會發(fā)現(xiàn)有兩個喂狗函數(shù)：
1.看門狗設(shè)置計數(shù)器（喂狗）函數(shù)WWDG_SetCounter(0xXX)，這是一個經(jīng)常放在WWDG中斷函數(shù)中的一個專門又來喂狗的函數(shù)，0XX被送往CR寄存器；
2.看門狗啟動函數(shù)**WWDG_Enable(0xXX)**的這個括號里有一個0xXX值，也同樣被送到CR函數(shù)執(zhí)行了一次喂狗操作；
所以一定要注意一個原則：這兩個函數(shù)的實參都不能是大于窗口值，否則就直接發(fā)生復(fù)位了；

**二 WWDG的特點 **
當(dāng)MCU受到外界干擾或者內(nèi)部干擾時候，導(dǎo)致程序出現(xiàn)跑飛或者死循環(huán)現(xiàn)象的時候，有一種情況是：程序在死循環(huán)的時候同時執(zhí)行了喂狗程序，這就尷尬了，看門狗就無法起到了作用；
如果使用窗口看門狗，程序員可以根據(jù)程序執(zhí)行的時間設(shè)置刷新看門狗的一個時間窗口，保證不會提前刷新看門狗或滯后刷新看門狗，這樣可以檢測出程序有沒有正常的執(zhí)行程序；

三相關(guān)寄存器功能
先總結(jié)一下：
控制寄存器——WWDG_CR——使能WWDG，WWDG倒計數(shù)計時器；
配置寄存器——WWDG_CFG——設(shè)置喚醒中斷標(biāo)志位，設(shè)置分頻因子，設(shè)置上窗口的值；
狀態(tài)寄存器——WWDG_SR——喚醒中斷位中斷標(biāo)志；

控制寄存器WWDG_CR

功能和使用：
[7]：WWDG功能的開關(guān)位；
[6:0] : 1. 這7位的值為要遞減的值；
2. 喂狗就是要對這7位賦值（賦值的時候絕對不能大于窗口值）；
3. 這幾個位所能承受的最大值0x7F，最小值是0x40；

2.配置寄存器WWDG_CFG
這里寫圖片描述
[9] : EWI提前喚醒中斷，說白了此位置1會開啟WWDG中斷，調(diào)用相應(yīng)中斷相應(yīng)函數(shù)；
[8:7]：設(shè)置分頻因子；經(jīng)過此處分頻后，即可得到CR寄存器中的遞減周期；
[6:0]：窗口值，是可以喂狗和不可以喂狗的臨界點，當(dāng)此處的值大于計數(shù)器的值時方可喂狗，否則不可喂狗；

3.狀態(tài)寄存器WWDG_SR
這里寫圖片描述
當(dāng)EWIF位被置1，說明程序正在執(zhí)行中斷函數(shù)或并沒有開啟WWDG中斷

四窗口看門狗WWDG關(guān)于周期的計算:
《STM32f103使用手冊》中給出了下面這個超時公式，但是我覺得實在是有些無厘頭的計算，為什么要給一個T[5:0]的計算，并且我也沒搞懂所謂的超時公式這個“超時”到底超的是誰；所以我覺得要正確的配置窗口值和喂狗的值只要對計數(shù)器T[6:0]的遞減周期足夠理解就好了；
在這里插入圖片描述
所以我總結(jié)如下：
一，計數(shù)器T[6:0]的遞減周期：T1 = （4096*2^WDGTB）/PCLK1；
PCLK1：APB1上的時鐘頻率，在庫函數(shù)提供的默認配置下，PCLK1默認為36MHz；
WDGTB：分頻系數(shù)（1,2,4,8）;
二，在配置窗口值，喂狗值時要遵循的規(guī)則：

0x7F >= 窗口值 >= 喂狗值 >=0x41; 超時時間范圍：（圖片下方用我總結(jié)的計數(shù)器遞減周期公式計算一下怎么得到的下邊的這個表格） ![這里寫圖片描述](https://img-blog.csdn.net/20170526101137239?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvd3V5dXp1bg==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast) 例如：當(dāng)配置將使WDGTB=2^3時，PCLK1=36MHz時，可得遞減周期約為910us，然而我們又知道T[6:0]的最大值為0x7f，最小值為0x40，則(0x7f - 0x3f)=0x40=64(十進制)，即 64*910=58240us=58.240≈58.25ms；當(dāng)窗口值和喂狗值同時設(shè)置為0x41時，中斷周期就是910us，為0x7f時，中斷周期就是58.25ms；所以當(dāng)WDGTB=8時，中斷周期就可以認為的在910us~58.25ms中間設(shè)定；事實就是這樣；

編程思路
這里寫圖片描述

五編程步驟

一定要切記這個步驟，不然因為對EWIF位的不理解導(dǎo)致錯誤

（1）開啟WWDG時鐘

 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);

（2）設(shè)置窗口值和分頻系數(shù)值（配置WWDG_CFG）

void WWDG_SetPrescaler(uint32_t WWDG_Prescaler)；//設(shè)置分頻因子
   void WWDG_SetWindowValue(uint8_t WindowValue)；//設(shè)置窗口值

（3）使能WWDG，并加載初值

void WWDG_Enable(uint8_t Counter)；

這里需要特別注意：如果說Counter的值為0x7F（MAX），會使得WWDG_SR寄存器中的EWIF位（提醒中斷標(biāo)志位）。
（4）配置WWDG的中斷NVIC
（5）開啟WWDG中斷并清除提醒中斷標(biāo)志位EWIF；

 void WWDG_EnableIT(void);    /
 void WWDG_ClearFlag(void);    //WWDG_SR的EWIF清零，如果不清零會使得程序無法進入到WWDG中斷函數(shù)；

（6）中斷函數(shù)

void WWDG_IRQHandler(void)
{
	if(WWDG_GetFlagStatus())
	{
			WWDG_SetCounter(喂狗值); 
		//邏輯代碼；
	}
	WWDG_ClearFlag();
}

IWDG和WWDG的區(qū)別；

從編程的角度來說，IWDG沒有相應(yīng)的中斷函數(shù)，而WWDG有相應(yīng)的中斷函數(shù)，所以如果想完成喂狗操作，IWDG只能是通過main函數(shù)里的循環(huán)執(zhí)行達到喂狗的操作，而WWDG可以通過在中斷函數(shù)內(nèi)執(zhí)行喂狗程序；也因此，在使用WWDG是要配置相應(yīng)的NVIC，而IWDG不用；