31. 独立看门狗
一、IWDG简介
独立看门狗本质上是一个定时器，这个定时器有一个输出端，可以输出复位信号。该定时器是一个 12 位的递减计数器，当计数器的值减到 0 的时候，就会产生一个复位信号。如果在计数没减到 0 之前，重置计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作我们称为 喂狗。看门狗功能由 VDD 电压域供电，在停止模式和待机模式下仍然可以工作。
二、IWDG框图
从 IWDG 框图整体认知就是，IWDG 有一个输入（时钟 LSI），经过一个 8 位的可编程预分频器提供时钟给一个 12 位递减计数器，满足条件就会输出一个复位信号（iwdg1_out_rst）。IWDG 内部输入/输出信号如下表：
STM32F407 的独立看门狗由内部专门的 32Khz 低速时钟（lsi_ck）驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。这里需要注意独立看门狗的时钟是一个内部 RC 时钟，所以并不是准确的 32Khz，而是在 17 ~ 47Khz 之间的一个可变化的时钟，只是我们在估算的时候，以 32Khz 的频率来计算，看门狗对时间的要求不是很精确，所以，时钟有些偏差，都是可以接受的。
三、IWDG溢出时间计算
看门狗的喂狗时间（也就是看门狗溢出时间）的计算方式为：
其中 \(T_{out}\) 为看门狗溢出时间（单位为 ms）。prer 为看门狗时钟预分频值（IWDG_PR 值），范围为 0 ~ 7。rlr 为看门狗的重装载值（IWDG_RLR 的值）。
比如我们设定 prer 值为 4（4 代表的是 64 分频，HAL 库中可以使用宏定义标识符 IWDG_PRESCALER_64），rlr 值为 500，那么就可以得到 \(T_{out} = \frac{64×500}{32} = 1000ms，\)这样，看门狗的溢出时间就是 1s，只要你在一秒钟之内，有一次写入 0xAAAA 到 IWDG_KR，就不会导致看门狗复位（当然写入多次也是可以的）。这里需要提醒大家的是，看门狗的时钟不是准确的 32Khz，所以在喂狗的时候，最好不要太晚了，否则，有可能发生看门狗复位。
四、IWDG常用寄存器
4.1、关键字寄存器
关键字寄存器可以看作是独立看门狗的控制寄存器。在关键字寄存器（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 递减计数。当计数器计数到末尾 0x000 时，会产生一个复位信号（IWDG_RESET）。无论何时，只要关键字寄存器 IWDG_KR 中被写入 0xAAAA，IWDG_RLR 中的值就会被重新加载到计数器中从而避免产生看门狗复位。
IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器具有写保护功能。要修改这两个寄存器的值，必须先向IWDG_KR 寄存器中写入 0x5555。将其他值写入这个寄存器将会打乱操作顺序，寄存器将重新被保护。重装载操作（即写入 0xAAAA）也会启动写保护功能。
4.2、预分频寄存器
该寄存器用来设置看门狗时钟（LSI）的分频系数，最低为 4，最高为 256，该寄存器是一个 32 位的寄存器，但是我们只用了最低 3 位，其他都是保留位。
4.3、重载寄存器
该寄存器用来保存重装载到计数器中的值。该寄存器也是一个 32 位寄存器，只有低 12 位是有效的。
4.4、状态寄存器
五、IWDG配置步骤
5.1、配置IWDG工作参数
首先我们必须取消 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 寄存器的写保护，这样才可以设置寄存器 IWDG_PR 和 IWDG_RLR 的值。取消写保护和设置预分频系数以及重装载值在 HAL 库中是通过函数 HAL_IWDG_Init() 实现的。
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);
形参 hiwdg 是 IWDG 句柄，IWDG_HandleTypeDef 结构体类型，其定义如下：
typedef struct
{
IWDG_TypeDef *Instance; // IWDG 寄存器基地址
IWDG_InitTypeDef Init; // IWDG 初始化参数
} IWDG_HandleTypeDef;
Instance：指向 IWDG 寄存器基地址，可选值如下：
#define IWDG ((IWDG_TypeDef *) IWDG_BASE)
Init：IWDG 初始化结构体，用于配置计数器的相关参数。
typedef struct
{
uint32_t Prescaler; // 预分频系数
uint32_t Reload; // 重装载值
} IWDG_InitTypeDef;
Prescaler：预分频系数，可选值如下：
#define IWDG_PRESCALER_4 0x00000000u /*!< IWDG prescaler set to 4 */
#define IWDG_PRESCALER_8 IWDG_PR_PR_0 /*!< IWDG prescaler set to 8 */
#define IWDG_PRESCALER_16 IWDG_PR_PR_1 /*!< IWDG prescaler set to 16 */
#define IWDG_PRESCALER_32 (IWDG_PR_PR_1 | IWDG_PR_PR_0) /*!< IWDG prescaler set to 32 */
#define IWDG_PRESCALER_64 IWDG_PR_PR_2 /*!< IWDG prescaler set to 64 */
#define IWDG_PRESCALER_128 (IWDG_PR_PR_2 | IWDG_PR_PR_0) /*!< IWDG prescaler set to 128 */
#define IWDG_PRESCALER_256 (IWDG_PR_PR_2 | IWDG_PR_PR_1) /*!< IWDG prescaler set to 256 */
Reload：重装载值，范围：0 到 0x0FFF。
该函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示 成功，HAL_ERROR 表示 错误，HAL_BUSY 表示 忙碌，HAL_TIMEOUT 表示 超时。
typedef enum
{
HAL_OK = 0x00U, // 成功
HAL_ERROR = 0x01U, // 错误
HAL_BUSY = 0x02U, // 忙碌
HAL_TIMEOUT = 0x03U // 超时
} HAL_StatusTypeDef;
5.2、启动IWDG
HAL 库函数里面启动独立看门狗是通过宏定义标识符来实现的：
#define __HAL_IWDG_START(__HANDLE__) WRITE_REG((__HANDLE__)->Instance->KR, IWDG_KEY_ENABLE)
我们只需要调用宏定义标识符 __HAL_IWDG_START(__HANDLE) 即可实现看门狗使能。实际上，当我们调用了看门狗初始化函数 HAL_IWDG_Init 之后，在内部已经调用了该宏启动看门狗。
5.3、喂狗
在 HAL 中重载计数值的函数是 HAL_IWDG_Refresh()，该函数的作用是把值 0xAAAA 写入到 IWDG_KR 寄存器，从而触发计数器重载，即实现独立看门狗的喂狗操作。
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);
形参 hiwdg 是 IWDG 句柄，IWDG_HandleTypeDef 结构体类型。
该函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示 成功，HAL_ERROR 表示 错误，HAL_BUSY 表示 忙碌，HAL_TIMEOUT 表示 超时。
六、程序源码
IWDG 初始化函数：
IWDG_HandleTypeDef g_iwdg_handle; // 独立看门狗句柄
/**
* @brief IWDG初始化函数
*
* @param prescaler 预分频值
* @param reload 重载值
*/
void IWDG_Init(uint8_t prescaler, uint16_t reload)
{
g_iwdg_handle.Instance = IWDG; // IWDG寄存器基地址
g_iwdg_handle.Init.Prescaler = prescaler; // 预分频值
g_iwdg_handle.Init.Reload = reload; // 重载值
HAL_IWDG_Init(&g_iwdg_handle);
}
main() 函数：
int main(void)
{
HAL_Init();
System_Clock_Init(8, 336, 2, 7);
Delay_Init(168);
UART_Init(&g_usart1_handle, USART1, 115200);
Key_Init();
printf("你还没有喂狗，请及时喂狗！\r\n");
IWDG_Init(IWDG_PRESCALER_32, 1000);
while (1)
{
if (Key_Scan(0) == WKUP_PRESS)
{
HAL_IWDG_Refresh(&g_iwdg_handle); // 喂狗
printf("你已经进行喂狗了！\r\n");
}
HAL_Delay(10);
}
return 0;
}
在 main() 函数里，先初始化系统和用户的外设代码，然后先点亮 LED，在无限循环里开始获取并判断触摸按键是否按下，如果按下的话就喂狗，不是则延时 10ms，继续上述操作。当 1 秒钟后都没测到触摸按键按下，IWDG 就会产生一次复位信号，系统复位，可以看到 LED 因系统复位熄灭一次，再亮。反之，当按下触摸按键后，1 秒内再按下触摸按键，就会及时喂狗，结果就是系统不会复位，LED 也就不会闪烁。
IWDG_Init(IWDG_PRESCALER_32, 1000);
这个语句的第一个形参直接使用 HAL 库自定义的 IWDG_PRESCALER_64，即预分频系数为 64，重装载值是 500，所以可由公式得到 \(T_{out} = \frac{pser * rlr}{f_{IWDG}} = \frac{64 × 500}{32} = 1000ms\)，即溢出时间就是 1s。只要你在一秒钟之内，有一次写 0xAAAA 到 IWDG_KR，就不会导致看门狗复位（当然写入多次也是可以的）。这里需要提醒大家的是，看门狗的时钟不是准确的 32Khz，所以在喂狗的时候，最好不要太晚了，否则，有可能发生看门狗复位。
