STM32的獨立看門狗由內部專門的40Khz低速時鐘驅動,即使主時鐘發生故障,它也仍然有效。這里需要注意獨立看門狗的時鐘是一個內部RC時鐘,所以并不是準確的40Khz,而是在30~60Khz之間的一個可變化的時鐘,只是我們在估算的時候,以40Khz的頻率來計算,看門狗對時間的要求不是很精確,所以,時鐘有些偏差,都是可以接受的。
首先我們得講解一下看門狗的原理。我們總結一下:
單片機系統在外界的干擾下會出現程序跑飛的現象導致出現死循環,看門狗電路就是為了避免這種情況的發生。看門狗的作用就是在一定時間內(通過定時計數器實現)沒有接收喂狗信號(表示MCU已經掛了),便實現處理器的自動復位重啟(發送復位信號)。
下面我們在了解幾個與獨立看門狗相關聯的寄存器之后講解怎么通過庫函數來實現配置。
首先是鍵值寄存器IWDG_KR,該寄存器的各位描述如圖所示:
在鍵值寄存器(IWDG_KR)中寫入 0xCCCC,開始啟用獨立看門狗;此時計數器開始從其復位值 0xFFF 遞減計數。當計數器計數到末尾 0x000 時,會產生一個復位信號(IWDG_RESET)。無論何時,只要鍵寄存器 IWDG_KR 中被寫入 0xAAAA, IWDG_RLR 中的值就會被重新加載到計數器中從而避免產生看門狗復位 。IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器具有寫保護功能。要修改這兩個寄存器的值,必須先向IWDG_KR 寄存器中寫入 0x5555。將其他值寫入這個寄存器將會打亂操作順序,寄存器將重新被保護。重裝載操作(即寫入 0xAAAA)也會啟動寫保護功能。
還有兩個寄存器,一個預分頻寄存器(IWDG_PR),該寄存器用來設置看門狗時鐘的分頻系數。另一個重裝載寄存器。該寄存器用來保存重裝載到計數器中的值。該寄存器也是一個 32位寄存器,但是只有低 12 位是有效的。
只要對以上三個寄存器進行相應的設置,我們就可以啟動 STM32 的獨立看門狗,啟動過程可以按如下步驟實現(獨立看門狗相關的庫函數和定義分布在文件 stm32f10x_iwdg.h 和stm32f10x_iwdg.c 中) :
1)取消寄存器寫保護(向 IWDG_KR 寫入 0X5555)
通過這步,我們取消 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 的寫保護,使后面可以操作這兩個寄存器,設置 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 的值。這在庫函數中的實現函數是:
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
這個函數非常簡單,顧名思義就是開啟/取消寫保護,也就是使能/失能寫權限。
2)設置獨立看門狗的預分頻系數和重裝載值
設置看門狗的分頻系數的函數是:
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler); //設置 IWDG 預分頻值
設置看門狗的重裝載值的函數是:
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload); //設置 IWDG 重裝載值
設置好看門狗的分頻系數 prer 和重裝載值就可以知道看門狗的喂狗時間 (也就是看門狗溢出時間) ,該時間的計算方式為:
Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40
其中 Tout 為看門狗溢出時間(單位為 ms) ;prer 為看門狗時鐘預分頻值(IWDG_PR 值),范圍為 0~7;rlr 為看門狗的重裝載值(IWDG_RLR 的值) ;
比如我們設定 prer 值為 4, rlr 值為 625,那么就可以得到 Tout=64×625/40=1000ms,這樣,看門狗的溢出時間就是 1s,只要你在一秒鐘之內,有一次寫入 0XAAAA 到 IWDG_KR,就不會導致看門狗復位(當然寫入多次也是可以的)。這里需要提醒大家的是,看門狗的時鐘不是準確的 40Khz,所以在喂狗的時候,最好不要太晚了,否則,有可能發生看門狗復位。
3)重載計數值喂狗(向 IWDG_KR 寫入 0XAAAA)
庫函數里面重載計數值的函數是:
IWDG_ReloadCounter(); //按照 IWDG 重裝載寄存器的值重裝載 IWDG 計數器
通過這句,將使 STM32 重新加載 IWDG_RLR 的值到看門狗計數器里面。 即實現獨立看門狗的喂狗操作。
4) 啟動看門狗(向 IWDG_KR 寫入 0XCCCC)
庫函數里面啟動獨立看門狗的函數是:
IWDG_Enable(); //使能 IWDG
通過這句,來啟動 STM32 的看門狗。注意 IWDG 在一旦啟用,就不能再被關閉!想要關閉,只能重啟,并且重啟之后不能打開 IWDG,否則問題依舊,所以在這里提醒大家,如果不用 IWDG 的話,就不要去打開它,免得麻煩。
通過上面 4 個步驟,我們就可以啟動 STM32 的看門狗了,使能了看門狗,在程序里面就必須間隔一定時間喂狗,否則將導致程序復位。利用這一點,我們本章將通過一個 LED 燈來指示程序是否重啟,來驗證 STM32 的獨立看門狗。
在配置看門狗后, DS0 將常亮,如果 WK_UP 按鍵按下,就喂狗,只要 WK_UP 不停的按,看門狗就一直不會產生復位,保持 DS0 的常亮,一旦超過看門狗定溢出時間(Tout)還沒按,那么將會導致程序重啟,這將導致 DS0 熄滅一次。我們要加入固件庫看門狗支持文件 stm32f10x_iwdg.h 和stm32f10x_iwdg.c 文件。
wdg.c 里面的代碼如下:
#include “wdg.h”
//初始化獨立看門狗
//prer:分頻數:0~7(只有低 3 位有效!)
//分頻因子=4*2^prer.但最大值只能是 256!
//rlr:重裝載寄存器值:低 11 位有效。
//時間計算(大概):Tout=((4*2^prer)*rlr)/40 (ms)。
void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr)
{
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); //①使能對寄存器 I 寫操作
IWDG_SetPrescaler(prer); //②設置 IWDG 預分頻值:設置 IWDG 預分頻值
IWDG_SetReload(rlr); //②設置 IWDG 重裝載值
IWDG_ReloadCounter(); //③按照 IWDG 重裝載寄存器的值重裝載 IWDG 計數器
IWDG_Enable(); //④使能 IWDG
}
//喂獨立看門狗
void IWDG_Feed(void)
{
IWDG_ReloadCounter();//reload
}
該代碼就 2 個函數,void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr)是獨立看門狗初始化函數,就是按照上面介紹的步驟 1~4 來初始化獨立看門狗的。該函數有 2 個參數,分別用來設置與預分頻數與重裝寄存器的值的。通過這兩個參數,就可以大概知道看門狗復位的時間周期為多少了。其計算方式上面有詳細的介紹,這里不再多說了。
void IWDG_Feed(void)函數,該函數用來喂狗,因為 STM32 的喂狗只需要向鍵值寄存器寫
入 0XAAAA 即可,也就是調用 IWDG_ReloadCounter()函數,所以,我們這個函數也是簡單的很。
頭文件 wdg.h 的源碼如下大家可以看下,這里我們就不列出來了。
接下來我們看看主函數 main 的代碼。
在主程序里面我們先初始化一下系統代碼,然后啟動按鍵輸入和看門狗,在看門狗開啟后馬山點亮 LED0(DS0) ,并進入死循環等待按鍵的輸入,一旦 WK_UP 有按鍵,則喂狗,否則等待 IWDG 復位的到來。這段代碼很容易理解,該部分代碼如下:
int main(void)
{
delay_init(); //延時函數初始化
NVIC_Configuration(); //設置 NVIC 中斷分組 2:2 位搶占優先級,2 位響應優先級
uart_init(9600); //串口初始化波特率為 9600
LED_Init(); //初始化與 LED 連接的硬件接口
KEY_Init(); //按鍵初始化
delay_ms(500); //讓人看得到滅
IWDG_Init(4,625); //與分頻數為 64,重載值為 625,溢出時間為 1s
LED0=0; //點亮 LED0
while(1)
{
if(KEY_Scan(0)==KEY_UP)
{
IWDG_Feed(); //如果 WK_UP 按下,則喂狗
}
delay_ms(10);
};
}
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