STM32之獨立看門狗與視窗看門狗總結
一、獨立看門狗
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。
看門狗的原理:微控制器系統在外界的干擾下會出現程式跑飛的現象導致出現死迴圈,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)沒有接收喂狗訊號(表示 MCU 已經掛了),便實現處理器的自動復位重啟(傳送復位訊號) 。
在鍵值暫存器(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,會產生一個復位訊號(IWDG_RESET)。無論何時,只要鍵暫存器 IWDG_KR 中被寫入 0xAAAA, IWDG_RLR 中的值就會被重新載入到計數器中從而避免產生看門狗復位 。
IWDG_PR 和 IWDG_RLR 暫存器具有防寫功能。要修改這兩個暫存器的值,必須先向IWDG_KR 暫存器中寫入 0x5555。將其他值寫入這個暫存器將會打亂操作順序,暫存器將重新被保護。重灌載操作(即寫入 0xAAAA)也會啟動防寫功能。
只要對以上三個暫存器進行相應的設定,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式和定義分佈在檔案 stm32f10x_iwdg.h 和stm32f10x_iwdg.c 中) :
1)取消暫存器防寫(向 IWDG_KR 寫入 0X5555)
通過這步,我們取消 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 的防寫,使後面可以操作這兩個暫存器,設定 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 的值。這在庫函式中的實現函式是:
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
2)設定獨立看門狗的預分頻係數和重灌載值
設定看門狗的分頻係數的函式是:
void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler); //設定 IWDG 預分頻值
設定看門狗的重灌載值的函式是:
void IWDG_SetReload(uint16_t Reload); //設定 IWDG 重灌載值
設定好看門狗的分頻係數 prer 和重灌載值就可以知道看門狗的喂狗時間 (也就是看門狗溢位時間) ,該時間的計算方式為:
Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40
其中 Tout 為看門狗溢位時間(單位為 ms) ;prer 為看門狗時鐘預分頻值(IWDG_PR 值),範圍為 0~7;rlr 為看門狗的重灌載值(IWDG_RLR 的值) ;
比如我們設定 prer 值為 4, rlr 值為 625,那麼就可以得到 Tout=64×625/40=1000ms,這樣,看門狗的溢位時間就是 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)。這裡需要提醒大家的是,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)過載計數值喂狗(向 IWDG_KR 寫入 0XAAAA)
庫函式裡面過載計數值的函式是:
IWDG_ReloadCounter(); //按照 IWDG 重灌載暫存器的值重灌載 IWDG 計數器
通過這句,將使 STM32 重新載入 IWDG_RLR 的值到看門狗計數器裡面。 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)
庫函式裡面啟動獨立看門狗的函式是:
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,並且重啟之後不能開啟 IWDG,否則問題依舊,所以在這裡提醒大家,如果不用 IWDG 的話,就不要去開啟它,免得麻煩。
/** * 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:重灌載暫存器值: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); /* 使能對暫存器IWDG_PR和IWDG_RLR的寫操作*/ IWDG_SetPrescaler(prer); /*設定IWDG預分頻值:設定IWDG預分頻值*/ IWDG_SetReload(rlr); /*設定IWDG重灌載值*/ IWDG_ReloadCounter(); /*按照IWDG重灌載暫存器的值重灌載IWDG計數器*/ IWDG_Enable(); /*使能IWDG*/ } /** * 喂獨立看門狗 */ void IWDG_Feed(void) { IWDG_ReloadCounter(); /*reload*/ } /** *main函式 */ void main(void) { NVIC_Configuration();//優先順序配置 IWDG_Init(4,625);//初始化獨立看門狗,分頻數為64,重灌載值為625,溢位時間計算為:64*625/40=1000ms=1s while(1) { delay_ms(500);//0.5秒喂一次狗 IWDG_Feed();//喂狗 } }
二、視窗看門狗
視窗看門狗(WWDG)通常被用來監測由外部干擾或不可預見的邏輯條件造成的應用程式背離正常的執行序列而產生的軟體故障。除非遞減計數器的值在 T6 位 (WWDG->CR 的第六位)變成 0 前被重新整理,看門狗電路在達到預置的時間週期時,會產生一個 MCU 復位。在遞減計數器達到視窗配置暫存器(WWDG->CFR)數值之前,如果 7 位的遞減計數器數值(在控制暫存器中)被重新整理, 那麼也將產生一個 MCU 復位。這表明遞減計數器需要在一個有限的時間視窗中被重新整理。
小總結:
1、有個7位遞減計數器(WWDG->CR),就這個計數器和視窗計數器(WWDG->CFR)決定什麼時候喂狗。狗喂早了,復位——“早”體現在 計數器值(tr)>視窗值(wr),也就是計數器值還沒有減到視窗值以下;
2、當 0x40 < 計數器值(tr) < 視窗值(wr) 時,這時候最適合喂狗了,也只有在這時候喂狗才合適;
3、當 計數器的值 從0x40變到0x3F的時候,將產生看門狗復位;當然在要產生復位的前一段時間,如果開啟了提前喚醒中斷,那麼就會進入中斷,在中斷函式裡,我們需要及時喂狗,否則會產生復位;
4、據網上資料介紹,在這個中斷裡面一般不進行喂狗,一般是系統去世前的“遺囑”,比如儲存重要的資料等。這個就需要根據個人需要設計。
庫函式中用中斷的方式來喂狗的方法,視窗看門狗庫函式相關原始碼和定義分佈在檔案stm32f10x_wwdg.c 檔案和標頭檔案 stm32f10x_wwdg.h 中。步驟如下:
1)使能 WWDG 時鐘
WWDG使用的是 PCLK1 的時鐘,需要先使能時鐘。方法是:
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE); // WWDG 時鐘使能
2)設定視窗值和分頻數
設定視窗值的函式是:
void WWDG_SetWindowValue(uint8_t WindowValue);
這個函式就一個入口引數為視窗值,很容易理解。
設定分頻數的函式是:
void WWDG_SetPrescaler(uint32_t WWDG_Prescaler);
這個函式同樣只有一個入口引數就是分頻值。
3)開啟 WWDG 中斷並分組
開啟 WWDG 中斷的函式為:
WWDG_EnableIT(); //開啟視窗看門狗中斷
接下來是進行中斷優先順序配置,使用 NVIC_Init()函式即可。
4)設定計數器初始值並使能看門狗
這一步在庫函式裡面是通過一個函式實現的:
void WWDG_Enable(uint8_t Counter);
該函式既設定了計數器初始值,同時使能了視窗看門狗。
5)編寫中斷服務函式
在最後,還是要編寫視窗看門狗的中斷服務函式,通過該函式來喂狗,喂狗要快,否則當視窗看門狗計數器值減到 0X3F 的時候,就會引起軟復位了。在中斷服務函式裡面也要將狀態暫存器的 EWIF 位清空。
完成了以上 5 個步驟之後,我們就可以使用 STM32 的視窗看門狗了。
static u8 WWDG_CNT=0x7f; /*儲存WWDG計數器的設定值,預設為最大. */ /** * 初始化視窗看門狗 * tr :T[6:0],計數器值 * wr :W[6:0],視窗值 * fprer:分頻係數(WDGTB),僅最低2位有效 * Fwwdg=PCLK1/(4096*2^fprer). */ void WWDG_Init(u8 tr,u8 wr,u32 fprer) { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE); /*WWDG時鐘使能*/ WWDG_SetPrescaler(fprer); /*設定IWDG預分頻值*/ WWDG_SetWindowValue(wr); /*設定視窗值*/ WWDG_CNT=tr&WWDG_CNT; /* 初始化WWDG_CNT. */ WWDG_Enable(WWDG_CNT); /*使能看門狗 , 設定 counter . */ WWDG_ClearFlag(); /*清除提前喚醒中斷標誌位*/ WWDG_NVIC_Init();/* 初始化視窗看門狗 NVIC */ WWDG_EnableIT(); /* 開啟視窗看門狗中斷 */ } /** * 視窗看門狗中斷服務程式 */ void WWDG_NVIC_Init(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = WWDG_IRQn; /*WWDG中斷*/ /* 搶佔2,子優先順序3 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* NVIC初始化*/ } /** * 重設定WWDG計數器的值 */ void WWDG_Set_Counter(u8 cnt) { WWDG_Enable(cnt); /*使能看門狗 , 設定 counter . */ } /** * 看門狗中斷服務程式 */ void WWDG_IRQHandler(void) { WWDG_Set_Counter(WWDG_CNT); WWDG_ClearFlag(); /*清除提前喚醒中斷標誌位*/ LED1 = ~LED1; /*LED狀態翻轉 */ }
小總結,一般工程都會使用兩個看門狗,一個是獨立看門狗,主要用於在程式碼跑飛之後復位使用,一個是視窗看門狗,主要用於在復位前對於一些重要資料進行儲存。
參考來源:http://blog.chinaunix.net/uid-24219701-id-4088766.html
http://blog.chinaunix.net/uid-24219701-id-4089265.html