STM32-自学笔记（15.窗口看门狗）

概述：

再由单片机为核心构成的微型计算机系统中，单片机常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序跑飞，致使程序的正常运行状态被打断而陷入死循环，使得由单片机控制的系统无法继续正常工作，造成整个系统的停滞，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检测的考虑，便产生了一种专门用于检测单片机程序运行状态的硬件结构，俗称“看门狗”。STM32微控制配备了2只看门狗，分别是窗口看门狗和独立看门狗。

窗口看门狗简称WWDG，是Window Watch Dog的缩写。WWDG的核心是一个6位定时计数器，其特性如下：

• 内置一个可编程的、自由运行的递减计数器。

• 复位条件：当递减计数器的值小于0x40，（若看门狗已被启用）则产生复位；当递减计数器在窗口外被重新装载，（若看门狗被启动）则产生复位。

• 如果启动了看门狗并且允许中断，当递减计数器等于0x40时产生早期唤醒中断（EWI），此中断服务可以被用于重装载计数器以避免发生WWDG复位。

WWDG结构简图

看门狗控制寄存器中的T[6：0]存放的是WWDG当前计数值，其会在PCLK1经过分频器之后所产生的时钟驱动下进行递减计数。当即数值递减至0x40，则会请求一次看门狗早期唤醒中断（可以在该中断服务中进行喂狗操作）。而当计数值继续递减至0x3F时，就会产生一次WWDG复位。而W[6：0]存放的是WWDG计数比较值，当T[6：0]中存放的值大于W[6:0]中存放的值时进行喂狗操作，同样会产生一次看门狗中断。这就是“窗口”的含义：喂狗操作必须是当前计数值在W[6：0]与0x3F之间进行才不会发生看门狗复位。从程序的角度来说，即无论是过早还是过晚的进行喂狗操作，都将引发一次看门狗复位。这正是STM32的WWDG最大的特点。

WWDG的驱动时钟来自PCLK1。这就是WWDG正常运行的必要条件——当PCLK1发生故障，则看门狗就停止了工作。因此WWDG一般用于整个程序中某个局部的检测。

实验设计

验证STM32微控制器窗口看门狗的复用功能。初始化各个设备之后，在看门狗早期唤醒中断服务中进行喂狗操作。同时配置一个外部中断EXTI0，并赋予其比窗口看门狗早期唤醒中断更为高级的先占优先级。当EXTI0触发即可停止喂狗操作，则理应很快发生一次窗口看门狗复位事件。以上信息使用串口向上位机打印。

硬件电路

软件设计（程序设计）

注意要点：

• 配置RCC寄存器组，设置PCLK1频率为36MHz（即PLL输出72MHz后进行2分频）。

• 打开WWDG时钟，注意WWDG属于APB1总线设备（最大速度36MHz）。

• 配置WWDG，预分频值为8，并写入初始计数值（本次实验写入0x7F）。

• 配置GPIO、EXTI、USART等外设。

• 给WWDG的早期唤醒中断赋予较低先占优先级，同时给予EXTI中断赋予较高先占优先级。

对于WWDG的配置来说，最重要的无疑是其溢出时间和初始计数值之间的关系。现基于以上提出的几点要点来进行一次计算的示例。

1. 上述要点提及WWDG属于APB1总线设备，即表示其时钟来自于PCLK1，最大为36MHz，因此PCLK1为36MHz。

2. 在PCLK1驱动看门狗计时之前，首先要经过既定的4096分频，在经过Prescaler=8分频（上述第3点），由此不难得到看门狗的计数频率为：          f = PCLK / 4096 / Prescaler = 36MHz / 4096 / 8 = 244Hz

3. 则可以得到进行一次计数的时间约为：T = 1 / f = 4ms

4. 上述第三点还提及将初始计数值设为0x7F，则由前面所知，当看门狗计数值从0x40跳变至0x3F时发生看门狗复位，则计算出了看门狗从启动计数到发生溢出复位的时间为：T1=4ms*（0x7F-0x3F）=264ms

5. T1便是本次软件设计所设定的看门狗溢出复位时间，所以用户程序的喂狗周期不能大于264ms，否则将发生看门狗复位。

6. 
   

主函数  main.c

#include "stm32f10x_lib.h"

#include "stdio.h"

void RCC_Configuration (void);

void NVIC_Configuration (void);

void GPIO_Configuration (void);

void EXTI_Configuration (void);

void USART_Configuration (void);

void WWDG_Configuration (void);

int main (void)

{

RCC_Configuration ();         //设置系统时钟

NVIC_Configuration ();        //设置GPIO端口

GPIO_Configuration ();        //设置NVIC

EXTI_Configuration ();        //设置EXTI

USART_Configuration ();       //设置USART

//检查是否发生过窗口看门狗复位，是则进入if()内部，否则进入else内部

if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST)!=RESET)

{

printf("rn The STM32 has been reset by WWDG  rn");

RCC_ClearFlag();     //清除看门狗复位标志

}

else

{

WWDG_Configuration ();      //设置WWDG

printf("rn The STM32 has been reset by WWDG before /r/n");

}

while(1);

}

设置系统各部分时钟   RCC_Configuration

void RCC_Configuration(void)

{

ErrorStatus HSEStartUpStatus;      //定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus

RCC_DeInit()；                     //复位系统时钟设置

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);         //开启HSE

HSEStatrtUpStatus=RCC_WaitForHSEStartUp();   //等待HSE起振并稳定

if(HSEStatrtUpStatus==SUCCESS)     //判断HSE是否起振成功，是则进入if()内部

{

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);   //选择HCLK（AHB）时钟源为SYSCLK分频

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);    //选择PCLK2时钟源为HCLK（AHB）1分频

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);    //选择PCLK1时钟源为HCLK（AHB）2分频

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);  //设置Flash延时周期数为2

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);   //使能Flash预取缓存

//选择PLL时钟源为 HSE 1 分频，倍频数为9，则PLL=8MHz *9=72MHz

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);

RCC_PLLCmd(ENABLE);                  //使能PLL

while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET);  //等待PLL输出稳定

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);    //选择SYSCLK时钟源为PLL

while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08);      //等待PLL成为SYSCLK时钟源

}

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG,ENABLE);     //打开APB1总线上的窗口看门狗时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);    //打开APB2总线上的GPIOA和USART1时钟

}

设置各GPIO端口功能    GPIO_Configuration (void)

void GPIO_Configuration(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//设置PA.0为上拉输入(EXTI Line0)

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode__IPU;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

//定义PA.0为外部中断0输入通道(EXTI0)

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);

//设置USART1的Tx脚(PA.9)为第2功能推挽输出功能

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

//设置USART1的Rx脚(PA.10)为浮空输入脚

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

}

设置EXTI参数    EXTI_Configuration

void EXTI_Configuration(void)

{

//定义EXTI初始化结构体EXTI_InitStructure

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

//设置外部中断0通道(EXTI_Line0)在下降沿时触发中断

EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line0;

EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;

EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;

EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;

EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

//定义PA.0为外部中断0输入通道(EXIT0)

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);

}

设置WWDG参数   WWDG_Configuration

void WWDG_Configuration(void)

{

设置WWDG预分频值为8，WWDG时钟频率=(PCLK1/4096)/8=244Hz(约4ms)

WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8);

//设置WWDG初始计数值为0x7F并启动WWDG，此时WWDG超时时间为4ms*(0x7F-0x3F)=264ms

WWDG_Enable(0x7F);

WWDG_ClearFlag();    //清除WWDG早期唤醒中断(EWI)标志

WWDG_EnableIT();     //使能WWDG早期唤醒中断(EWI)

}

设置NVIC参数   NVIC_Configuration

void NVIC_Configuration(void)

{

//定义NVIC初始化结构体NVIC_InitStructure

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure；

//使用优先级分组2

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

//使能外部中断0通道(EXIT0),0级先占优先级，0级次占优先级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=EXTI0_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

//使能窗口看门狗(WWDG)中断，1级先占优先级

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=WWDG_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

设置USART1  USART_Configuration

void USART_Configuration(void)

{

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;       //定义USART初始化结构体USART_InitStructure

USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;  //定义USART初始化结构体USART_ClockInitStructure

//波特率为9600bps；8位数据长度，1个停止位，无检验位；禁用硬件流控制；禁止USART时钟；时钟极性低；在第2个边沿捕获数据；最后一位数据的时钟脉冲不从SCLK输出

USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;

USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_NO;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;

USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

USART_Cmd(USART1,ENABLE);         //使能USART1

}

将printf函数重定位到USART1     fputc

int fputc (int ch,FILE*f)

UASRT_SendData(USART1,(u8)ch);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

return ch;

中断服务程序

头文件

#include "stm32f10x_it.h"

#include"stdio.h"

看门狗早期唤醒中断服务函数  WWDG_IRQHandler

void WWDG_IRQHandler (void)

{

WWDG_SetCounter(0x7F);      //更新WWDG计数器

WWDG_ClearFlag();           //清除WWDG早期唤醒中断(EWI)标志

printf("rn The Windows Watch Dog Has been flash rn");

}

外部中断0中断服务函数     EXTI0_IRQHandler

void EXTI0_IRQHandler (void)

{

while(1)

}

注意事项：

1. 窗口看门狗是否产生复位操作，取决于定时计数器的值是否小于0x40，也就是窗口看门狗控制寄存器中的T6位是否为0，因此写入小于0x40的初始计数会马上发生一次复位操作。

2. 
   

3. 窗口看门狗的复位相当于一次软复位，复位前WWDG各个寄存器的状态都将得到保留，因此在复位后，要首先将看门狗复位标志清除掉。

4. 
   

5. 注意窗口看门狗启用之后在下一次复位事件产生之前不可以被禁用。

6. 
   

7. 默认情况下，即使STM32进入调试状态窗口看门狗仍然会运行，这将导致调试出错。

8. 在开启窗口看门狗的情况下进行程序跟踪调试的读者应该注意这点。

9. 
   

10. 如果程序中需要处理比较多的中断服务，请合理安排窗口看门狗的中断优先级。推荐的做法是：设置比较长的喂狗周期，同时赋予看门狗比较高的中断优先级。