第38章 IWDG超时实验

第三十八章 IWDG超时实验

1. 硬件设计

IWDG一个
按键一个
LED三个

IWDG属于单片机内部资源，不需要外部电路，需要一个外部的按键和LED，在 1s 的时间内通过按键来不断的喂狗，如果喂狗失败，红灯闪烁。如果一直喂狗成功，则绿灯常亮。

2. 软件设计

IWDG配置函数

void IWDG_Config(uint8_t prv ,uint16_t rlv)
{
    // 使能 预分频寄存器PR和重装载寄存器RLR可写
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
    // 设置预分频器值
    IWDG_SetPrescaler(prv);
    // 设置重装载寄存器值
    IWDG_SetReload(rlv);
    // 把重装载寄存器的值放到计数器中
    IWDG_ReloadCounter();
    // 使能 IWDG
    IWDG_Enable();
}

其中一些库函数，我们需要介绍一下：

IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable):

功能: 使能写访问权限，以允许对预分频寄存器（PR）和重装载寄存器（RLR）进行配置。某些微控制器在未开启写访问时，无法修改这些寄存器的值。
参数: IWDG_WriteAccess_Enable，使能写权限。

IWDG_SetPrescaler(uint32_t prescaler):

功能: 设置IWDG的预分频器值。预分频器决定了看门狗计时器的计数速率。
参数: prescaler，通常是一个枚举值或常量，表示预分频器的设置，决定IWDG计数器的更新频率。

IWDG_SetReload(uint32_t reload):

功能: 设置重装载寄存器的值。重装载寄存器决定了看门狗计时器的超时值，即如果在这个时间段内未重装载计数器，IWDG将触发复位。
参数: reload，一个整数值，表示计数器达到该值后会超时。

IWDG_ReloadCounter():

功能: 将重装载寄存器的值写入计数器中，重置计数器。这是防止IWDG触发复位的关键步骤，通常在主程序循环中定期调用。
无参数: 该函数没有输入参数，直接执行重装载操作。

IWDG_Enable():

功能: 启动IWDG，使其开始计数。如果未在设定的超时之前重装载计数器，IWDG将复位微控制器。
无参数: 该函数没有输入参数，直接使能看门狗。

IWDG配置函数有两个形参，prv用来设置预分频的值，取值可以是：

/*
*     @arg IWDG_Prescaler_4:    IWDG prescaler set to 4
*     @arg IWDG_Prescaler_8:    IWDG prescaler set to 8
*     @arg IWDG_Prescaler_16:   IWDG prescaler set to 16
*     @arg IWDG_Prescaler_32:   IWDG prescaler set to 32
*     @arg IWDG_Prescaler_64:   IWDG prescaler set to 64
*     @arg IWDG_Prescaler_128:  IWDG prescaler set to 128
*     @arg IWDG_Prescaler_256:  IWDG prescaler set to 256
*/

这些宏在stm32f10x_iwdg.h中定义，宏展开是8位的16进制数，具体作用是配置配置预分频寄存器IWDG_PR，获得各种分频系数。形参rlv用来设置重装载寄存器IWDG_RLR的值，取值范围为0~0XFFF。溢出时间Tout = prv/40 * rlv(s)， prv可以是[4,8,16,32,64,128,256]。如果我们需要设置1s的超时溢出，prv可以取IWDG_Prescaler_64，rlv取625，即调用:IWDG_Config(IWDG_Prescaler_64 ,625)。Tout=64/40*625=1s。

喂狗函数

void IWDG_Feed(void)
{
    // 把重装载寄存器的值放到计数器中，喂狗，防止IWDG复位
    // 当计数器的值减到0的时候会产生系统复位
    IWDG_ReloadCounter();
}

主函数

int main(void)
{    
  // 配置LED GPIO，并关闭LED
  LED_GPIO_Config();    
  Delay(0X8FFFFF);
  // 检查是否为独立看门狗复位
  if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET)
  {
    // 独立看门狗复位
    // 亮红灯 
    LED_RED;

    // 清除标志
    RCC_ClearFlag();

        /*如果一直不喂狗，会一直复位，加上前面的延时，会看到红灯闪烁
        在1s 时间内喂狗的话，则会持续亮绿灯*/
  }
  else
  {
    // 不是独立看门狗复位(可能为上电复位或者手动按键复位之类的) 
    // 亮蓝灯 
    LED_BLUE;
  }
    // 配置按键GPIO
    Key_GPIO_Config();
    // IWDG 1s 超时溢出
    IWDG_Config(IWDG_Prescaler_64, 625);
    /*
    while部分是我们在项目中具体需要写的代码，这部分的程序可以用独立看门狗来监控,如果我们知道这部分代码的执行时间，比如是500ms，那么我们可以设置独立看门狗的
    溢出时间是600ms，比500ms多一点，如果要被监控的程序没有跑飞正常执行的话，那么执行完毕之后就会执行喂狗的程序，如果程序跑飞了那程序就会超时，到达不了喂狗
    的程序,此时就会产生系统复位。但是也不排除程序跑飞了又跑回来了，刚好喂狗了，歪打正着。所以要想更精确的监控程序，可以使用窗口看门狗，窗口看门狗规定必须在
    规定的窗口时间内喂狗。
    */
    while(1)                        
    {    
    // 这里添加需要被监控的代码，如果有就去掉按键模拟喂狗，把按键扫描程序去掉
        if(Key_Scan(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_GPIO_PING) == KEY_ON)
        {
            // 喂狗，如果不喂狗，系统则会复位，复位后亮红灯，如果在1s
            // 时间内准时喂狗的话，则会亮绿灯
            IWDG_Feed(); // 喂狗
            //喂狗后亮绿灯
            LED_GREEN;
        }   
    }
}

主函数中我们初始化好LED和按键相关的配置，设置IWDG 1s超时溢出之后，进入while死循环，通过按键来喂狗，如果喂狗成功，则亮绿灯，如果喂狗失败的话，系统重启，程序重新执行，当执行到RCC_GetFlagStatus函数的时候，则会检测到是IWDG复位，然后让红灯亮。如果喂狗一直失败的话，则会一直产生系统复位，加上前面延时的效果，则会看到红灯一直闪烁。

我们这里是通过按键来模拟一个喂狗程序，真正的项目中则不是这样使用。while部分是我们在项目中具体需要写的代码，这部分的程序可以用独立看门狗来监控，如果我们知道这部分代码的执行时间，比如是500ms，那么我们可以设置独立看门狗的溢出时间是510ms，比500ms多一点，如果要被监控的程序没有跑飞正常执行的话，那么执行完毕之后就会执行喂狗的程序，如果程序跑飞了那程序就会超时，到达不了喂狗的程序，此时就会产生系统复位，但是也不排除程序跑飞了又跑回来了，刚好喂狗了，歪打正着。所以要想更精确的监控程序，可以使用窗口看门狗，窗口看门狗规定必须在规定的窗口时间内喂狗，早了不行，晚了也不行。

3. 小结

看门狗可以理解为一个监控器，我们监控一个地方，如果程序正常不做反应，如出现错误则看门狗复位，我们可以简单回顾一下：

实验目的

理解独立看门狗的工作原理。
实现一个基本的看门狗定时器程序，确保程序在正常运行时不复位，异常情况下能够复位微控制器。

实验环境

开发板：STM32F103
开发工具：Keil uVision 或 STM32CubeIDE
硬件连接：无特别连接，只需开发板和电脑。

实验步骤

初始化IWDG: 配置IWDG的预分频器和重装载值。
主程序逻辑: 在主循环中，定期重装载IWDG。
故障模拟: 人为制造故障（如进入死循环），观察微控制器复位。

代码示例

#include "stm32f10x.h" // 包含STM32F10x库头文件

void IWDG_Config(void) {
    // 使能写访问
    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
    
    // 设置预分频器为64
    IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_64);
    
    // 设置重装载值
    IWDG_SetReload(0xFFF); // 设置为最大值，约12秒超时（根据时钟频率）
    
    // 重装载计数器
    IWDG_ReloadCounter();
    
    // 启动IWDG
    IWDG_Enable();
}

int main(void) {
    // 初始化IWDG
    IWDG_Config();
    
    // 主循环
    while (1) {
        // 模拟正常工作
        // 在这里加入你的主程序逻辑

        // 定期重装载看门狗
        IWDG_ReloadCounter();
        
        // 为了测试故障，模拟一次故障
        // 可以注释掉下面这一行以进行正常运行测试
        // if (/* some condition to simulate fault */) {
        //     while (1); // 进入死循环，观察IWDG复位
        // }
    }
}

说明

IWDG_Config() 函数:

启用写访问，允许配置看门狗。
设置预分频器和重装载值。这里设置为最大值，以实现较长的超时。
调用IWDG_ReloadCounter()以初始化计数器。
启动看门狗定时器。

主循环:

在正常情况下，定期调用IWDG_ReloadCounter()以防止复位。
你可以通过条件控制模拟一个故障，例如进入一个死循环。

故障测试

运行程序，观察在正常情况下微控制器不会复位。
注释掉IWDG_ReloadCounter()的调用或强制进入死循环，观察微控制器是否复位。

2024.9.19 第一次修订，后期不再维护

posted @ 2024-09-19 14:59 hazy1k 阅读(4) 评论(0) 编辑收藏举报

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