STM32独立看门狗

23
五月
2021

参考正点原子视频

看门狗

在由单片机构成的微型计算机系统中,由于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,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以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

看门狗的意义

  • 在启动正常运行的时候,系统不能复位
  • 在系统跑飞(程序异常执行)的情况,系统复位,程序重新执行

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仍有效

独立看门狗适合应用于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低的场合

独立看门狗功能描述

  • 在键值寄存器(IWDG_KR)中写入0xCCCC,开始启用独立看门狗。此时计数器开始从其复位值0xFFF递减,当计数器值计数到尾值0x000时会产生一个复位信号(IWDG_RESET)
  • 无论何时,只要在键值寄存器IWDG_KR中写入0xAAA(通常说的喂狗),自动重装载寄存器IWDG_RLR的值就会重新加载到计数器,从而避免看门狗复位
  • 如果程序异常,就无法正常喂狗,从而系统复位

独立看门狗框图

在这里插入图片描述

  • 键值寄存器IWDG_KR:0~15位有效
  • 预分频寄存器IWDG_PR:0~2位有效。具有写保护能力,要操作先取消写保护
  • 重装载寄存器IWDG_RLR:0~11位有效。具有写保护能力,要操作先取消写保护
  • 状态寄存器IWDG_SR:0~1位有效

预分频器(IWDG_PR)

  • 在STM32的定时器中,预分频器(Prescaler-PSC)用来将定时器时钟源进行分频输出。
  • 预分频器的值由寄存器TIMx_PSC设定,是一个16位正整数值。
  • 在STM32系统中,定时器的时钟源为内部时钟时,其频率一般都比较高,以STM32F103的TIM1为例,其总线时钟最大为72MHz,体现在16位的定时器上的效果就是从0计数到65535上溢只需要0.9毫秒。如果我们需要更长时间的定时间隔,那么就需要预分频器对时钟进行分频处理,以降低定时器时钟(CK_CNT)的频率。
  • 预分频器的工作的工作原理是,定时器时钟源每tick一次,预分频器计数器值+1,直到达到预分频器的设定值,然后再tick一次后计数器归零,同时,CNT计数器值+1。
  • 由此可以看出,因为达到最大值后还要再tick一次才归零,所以定时器时钟频率应该为Fosc/(PSC+ 1)。其中Fosc是定时器的时钟源。比如想对时钟源进行72分频,那么预分频器的值就应该设置为71。
  • 预分频器值寄存器TIMx_PSC存在影子寄存器(官方翻译为缓冲功能),所以在定时器启动后更改TIMx_PSC的值并不会立即影响当前定时器的时钟频率。要等到下一个更新事件(UEV)发生时才会生效。比如下边这张图就体现了将分频系数由1修改为2(即TIMx_PSC由0更改为1)时整个定时器的时序图。
    在这里插入图片描述

键寄存器(IWDG_KR)

在这里插入图片描述

重装载寄存器(IWDG_RLR)

在这里插入图片描述
重载寄存器:当计数器计数到终值 (0x000) 时会产生一个复位信号,计数器寄存器将装载重新计数。

独立看门狗超出时间

在这里插入图片描述
溢出时间计算
Tout = ( ( 4 * 2^prer )rlr)/40(M3)

Tout公式是最终的式子,要弄清楚式子中的各成员的含义,就要从根源开始推倒和理解。

  • 首先是溢出时间Tout(超时时间)=(IWDG_RLR寄存器对应的装载数值) * (看门狗时钟周期)
  • 看门狗时钟周期=1/freq。 (freq为8位预分频器的值,递减计数器所用到的时钟频率)
  • 独立看门狗由专用的低速时钟(LSI)驱动,LSI频率是40K。所以freq=40*预分频系数
  • 预分频系数与预分频因子互为倒数,所以freq=40/预分频因子。
    Tout公式中的prer是IWDG_PR寄存器中位2:0的十进制值。根据手册中该寄存器的配置关系是:000对应4分频,001对应8分频,010对应16分频…由此得出预分频因子与prer的值关系是:预分频因子=4*2prer=2(prer+2)。
  • Tout公式中rlr是重装载寄存器IWDG_RLR所对应的重装载数值。
  • 所以Tout=rlr看门狗时钟周期=rlr(1/freq)=rlr*(1/(40预分频系数))=rlr(1/(40/预分频因子))=rlr*(1/(40/(42prer)))=rlr*((2(prer+2))/40)=((42^prer)*rlr)/40
  • 总时间(溢出时间)=每次递减计数的周期*递减计数的次数。然后根据重装载寄存器IWDG_RLR和预分频寄存器IWDG_PR计算出周期和次数,然后相乘就得出结果了

时钟频率LSI = 40K,一个看门狗时钟周期就是最短超时时间。

最长超时时间 = (IWDG_RLR寄存器最大值)X看门狗时钟周期

IWDG独立看门狗操作库函数

void IWDG_WriteAccessCmd(uint16_t IWDG_WriteAccess);//取消写保护:0x5555使能
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler);//设置预分频系数:写PR
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload);//设置重装载值:写RLR
void IWDG_ReloadCounter(void);//喂狗:写0xAAAA到KR
void IWDG_Enable(void);//使能看门狗:写0xCCCC到KR
FlagStatus IWDG_GetFlagStatus(uint16_t IWDG_FLAG);//状态:重装载/预分频 更新

独立看门狗操作步骤

1.取消寄存器写保护

IWDG_WriteAccessCmd();

2.设置独立看门狗的预分频系数,确定时钟

IWDG_SetPrescaler();

3.设置看门狗重装载值,确定溢出时间

IWDG_SetReload();

3.设置看门狗重装载值,确定溢出时间

IWDG_SetReload();

4.使能看门狗

IWDG_Enable();

5.应用程序喂狗

IWDG_ReloadCounter();

iwdg.h

#ifndef __WGD_H
#define __WDG_H
#include"sys.h"

void IWDG_Init(u8 prer, u16 rlr);

#endif

iwdg.c

#include"iwdg.h"


void IWDG_Init(u8 prer, u16 rlr)
{
	IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
	IWDG_SetPrescaler(prer);
	IWDG_SetReload(rlr);
	IWDG_ReloadCounter();
	IWDG_Enable();
	//FlagStatus IWDG_GetFlagStatus(uint16_t IWDG_FLAG);
}

main

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "beep.h"
#include "iwdg.h"

 int main(void)
 {
 	vu8 key=0;	
	delay_init();	      
	LED_Init();		  	
	BEEP_Init();      
	KEY_Init();        
	delay_ms(200);
	LED0=0;		
	IWDG_Init(4,625); //1s
	while(1)
	{
		if(KEY_Scan(0)==WKUP_PRES)
		{
			IWDG_ReloadCounter();
		}
 		/*key=KEY_Scan(0);	
	   	if(key)
		{						   
			switch(key)
			{				 
				case WKUP_PRES:	
					BEEP=!BEEP;
					break; 
				case KEY1_PRES:	
					LED1=!LED1;
					break;
				case KEY0_PRES:	
					LED0=!LED0;
					LED1=!LED1;
					break;
			}
		}else delay_ms(10);*/ 
	}	 
}

#ifndef

#ifndef是"if not defined"的简写,是宏定义的一种,它是可以根据是否已经定义了一个变量来进行分支选择,一般用于调试等。

  1. 防止头文件的重复包含和编译
  2. 便于程序的调试和移植

#endif

C语言中#endif是条件编译的结束

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