喂狗？为什么IWDG和WWDG里起这么奇怪的名字？开发过程在这里

只看该作者 · 2023-7-28 17:58

本帖最后由春娇霹雳娃于 2023-8-16 17:35 编辑

#申请原创# @21小跑堂
本实验基于MM32F0040实现IWDG和WWDG工程开发工作。

1.开发板简介
MM32F0040使用高性能的 Arm® Cortex-M0 为内核的 32 位微控制器，最高工作频率可达 72MHz，内置高速存储器，其硬件外观如下图所示：

电路图如下：

2.功能描述
2.1 IWDG

IWDG(Independent Watch Dog)，为检测和解决由软件错误所引起的故障而设计。独立看门狗（IWDG）适用于需要看门狗作为一个处于主程序之外，能够完全独立工作，适用于对时间精度要求低的需求场景中。IWDG分为两种工作模式：

硬件独立看门狗
软件独立看门狗（默认为软件独立看门狗模式）

功能框图如下：

本质：可理解为一个12位递减计数器，当计数器的值从装载的值一直递减到零时，向系统触发复位信号，即IWDG_RESET。在计数器递减到零之前，重新装置计数器内的值，则不会产生复位信号，重置计数器值的操作即为“喂狗”。
“喂狗” 分为两种方式：

直接重载初始化设定值
重新设定重载值

2.2 WWDG
WWDG（Window Watchdog Timer）窗口看门狗，一种七位向下计数的timer，计数范围0x7F~0x3F（计数到0x3F将发出复位请求）。喂狗操作：通过更新计数器WWDG_CR[T]计数值，避免计数器向下计数到0x3F，实现“喂狗”操作。
有上下限的喂狗（IWDG只有下限）

上限：寄存器WWDG_CFGR[W]配置值，如果计数值大于此配置值时“喂狗”，则WWDG向CPU发出复位请求（提前“喂狗”）
下限：0x3F（不可修改），如果计数值计数到0x3F，则WWDG向CPU发出复位请求（没有“喂狗”）

作用：

当程序运行偏离了正常的程序路径，能够及时发出复位请求
程序运行偏离了正常的程序路径，提前执行了“喂狗”操作，也能及时发出复位请求

WWDG功能框图如下：

WWDG使用范围：
1.用于程序执行时间精度要求较高的场景

通过APB时钟分频作为计数器时钟来源，计数时钟可精确计算
具有上下限的喂狗窗口范围，避免过早喂狗使喂狗失效

2.喂狗时间范围极小

当APB1时钟频率为60MHz时，最晚30毫秒内就需要喂狗一次

3.能否在低功耗状态下使用

WWDG的计数时钟来源于APB时钟的分频
如果APB时钟关闭，WWDG则无法继续计数，因此WWDG无法在低功耗状态下使用。

3.寄存器配置
3.1 IWDG
iwdg 受访问保护的寄存器有:

IWDG_PR
IWDG_CR
IWDG_IGEN
IWDG_RLR

上述四个寄存器受访问保护。若要修改其中任一寄存器，须先对 IWDG_KR寄存器写入解锁值（ 0x5555），写入后四个寄存器将同时被解除访问保护。当IWDG_KR被写入除0x5555外的值时，上述四个寄存器将同时都被锁定。如重装载操作（即“喂狗”）也会对上述四个寄存器启动访问保护功能。

预分频系数设置:

IWDG 实现思路：

初始化IWDG

开启LSI时钟
设置IWDG预分频系数
设置IWDG重载值
IWDG溢出配置
更新IWDG重载值
使能IWDG

2. 更新重载值

方法一：通过IWDG_KG直接重载初定值
方法二：重新设定重载值

3. 中断配置

使能IWDG中断
失能IWDG中断（仅能在初始化阶段使用）
配置IWDG中断触发值
获取IWDG中断状态
清除IWDG中断

3.2 WWDG
WWDG实现思路：
1.启动WWDG

开启WWDG的RCC时钟
初始化WWDG，包括配置时基和重装载窗口值
使能WWDG，计数器开始计数
使能WWDG_INT_EW中断（可选）

2.喂狗

在规定时间内重装载计数值“喂狗”，提前或超时重装载计数值将产生复位请求

3.中断

使能WWDG_INT_EW中断后，计数器计数到0x40产生中断

4.复位

WWDG产生复位请求后，CPU响应复位请求产生复位，复位后RCC_CSR[WWDGRSTF]置位
MCU复位后，可通过查看RCC_CSR[WWDGRSTF]标志位确定是否为窗口看门狗复位

4.软件实现
4.1 IWDG
启动检测，若为独立看门口复位，则通过UART输出本次启动为独立看门口复位，若非独立看门狗复位，则通过UART输出本次启动为正常启动或其他复位。开启时钟LSI , 配置IWDG的预分频系数为 32，重载值为 0x1F，初始化独立看门狗功能。在主函数中循环喂狗10次后停止喂狗。停止喂狗，则等待计数器溢出，独立看门狗触发复位信号。
主函数：

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int main(void){

    uint32_t i = 0;



    BOARD_Init();

    printf("iwdg_basic example.\r\n");



    app_iwdg_init();



    for(i = 0; i < 10; i++){

        /* Reload the IWDG counter. */

        IWDG_DoReload(BOARD_IWDG_PORT);

        printf("Feed dog count: %u\r\n", (unsigned)(i+1) );

        app_soft_delay(200);}



    /* Waiting for MCU reset. */

    while(1){}}

配置IWDG

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/* IWDG. */

#define BOARD_IWDG_PORT              IWDG

#define BOARD_IWDG_RELOAD            0x7ff //0x3ff

#define BOARD_IWDG_PRESCALER         IWDG_Prescaler_32

初始化：

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void IWDG_Init(IWDG_Type * IWDGx, IWDG_Init_Type * init)

{   

    if ( NULL != init )

    {

        IWDGx->KR = IWDG_KEY_UNLOCK;    

        IWDGx->PR = init->Prescaler;

        

        IWDGx->KR = IWDG_KEY_UNLOCK;

        IWDGx->RLR = init->Relaod;



        IWDG_DoReload(IWDGx);

    }

}

使能IWDG

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void IWDG_Start(IWDG_Type * IWDGx)

{

    IWDGx->KR = IWDG_KEY_ENABLE;

}

重载IWDG

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void IWDG_DoReload(IWDG_Type * IWDGx)

{

    IWDGx->KR = IWDG_KEY_RELOAD;

}

开启中断

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void IWDG_EnableInterrupts(IWDG_Type * IWDGx, uint32_t interrupts, bool enable)

{

    if( (true == enable ) && (IWDG_INT_ALMOST_TIMEOUT == interrupts) )

    {

        IWDGx->CR |= IWDG_CR_IRQSEL_MASK;

    }

    else

    {

        /* if IWDG_EnableInterrupts interrupt was enabled, only MCU reset can close it. */

    }

}

4.2 WWDG
1.初始化WWDG_Init()：

配置计数器的计数时基（分频系数）TimeBase
配置“喂狗”重装载窗口值（喂狗上限）ReloadWindow

2.使能WWDG_Enable():

使能WWDG，使计数器开始计数
使能WWDG后，只有复位才能关闭WWDG。

3.重装载计数值WWDG_Reload():

重装载计数值，实现“喂狗”操作
重装载计数值后，计数器从新的计数值开始向下计数

4.中断

提前唤醒中断WWDG_INT_EW，当计数器计数到0x40时发出，通知CPU即将发出复位请求。
同使能WWDG一样，使能提前唤醒中断WWDG_INT_EW后只有复位才能关闭此中断。

初始化：

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void WWDG_Init(WWDG_Type * WWDGx, WWDG_Init_Type * init)

{

    if (NULL != init)

    {

        WWDGx->CFGR = WWDG_CFGR_WDGTB(init->Prescaler)

                    | WWDG_CFGR_W(init->UpperLimit);

    }

}

使能WWDG

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void WWDG_Start(WWDG_Type * WWDGx)

{

    WWDGx->CR |=  WWDG_CR_WDGA_MASK;

}

重载WWDG

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void WWDG_Reload(WWDG_Type * WWDGx, uint32_t value)

{

    if (value > WWDG_LOWER_LIMIT)

    {

        WWDGx->CR = (WWDGx->CR & ~WWDG_CR_T_MASK) | WWDG_CR_T(value);

    }

}

中断唤醒

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void WWDG_EnableInterrupts(WWDG_Type * WWDGx, uint32_t interrupts, bool enable)

{

    if ( (true == enable) && (WWDG_INT_ALMOST_TIMEOUT == interrupts) )

    {

        WWDGx->CFGR |= WWDG_CFGR_EWI_MASK;

    }

    else

    {

        /* if WWDG_INT_ALMOST_TIMEOUT interrupt is enabled, only MCU reset can close it. */

    }

}

配置中断

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/* WWDG */

#define BOARD_WWDG_PORT              WWDG

#define BOARD_WWDG_IRQn              WWDG_IWDG_IRQn

#define BOARD_WWDG_IRQHandler        WWDG_IWDG_IRQHandler

#define BOARD_WWDG_UPPER_LIMIT       0x7fu

#define BOARD_WWDG_RELOAD_TIMES      100u

#define BOARD_WWDG_RELOAD_VALUE      0x7fu

#define BOARD_WWDG_PRESCALER         WWDG_Prescaler_8

开启时钟

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/* WWDG. */

    RCC_EnableAPB1Periphs(RCC_APB1_PERIPH_WWDG, true);

    RCC_ResetAPB1Periphs(RCC_APB1_PERIPH_WWDG);

主函数：

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int main(void)

{

    BOARD_Init();

    printf("\r\nwwdg_basic example.\r\n");



    /* Setup WWDG. */

    app_wwdg_init();



    while (1)

    {

        putchar('.');

        app_soft_delay(100);

    }

}