第40章 WWDG喂狗实验

第四十章 WWDG喂狗实验

1. 硬件设计

1. WWDG一个

2. LED两个

WWDG属于单片机内部资源，不需要外部电路，需要两个LED来指示程序的运行状态。

2. 软件设计

2.1 编程大纲

1. WWDG模式配置

2. WWDG中断服务函数

3. 主函数测试

2.2 代码分析

2.2.1 WWDG配置函数

#include "wwdg.h"

static void WWDG_NVIC_Init(void)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = WWDG_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

/*
	tr：递减计数器的值，取值范围为：0x7f~0x40
	wr：窗口值，取值范围为：0x7f~0x40
	prv：预分频值
*/
void WWDG_Mode_Init(uint8_t tr, uint8_t wr, uint32_t prv)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);
	WWDG_SetCounter(tr); // 递减计数器的值
	WWDG_SetWindowValue(prv); // 预分频值
	WWDG_SetPrescaler(wr); // 设置上窗口值
	WWDG_Enable(WWDG_CNT); // 设置计数器的值
	WWDG_ClearFlag();
	WWDG_NVIC_Init();
	WWDG_EnableIT();
}

void WWDG_Feed(void)
{
	WWDG_SetCounter(WWDG_CNT);
}

照例我们还得分析一下新出现的库函数：

1. WWDG_SetCounter(uint8_t Counter)

设置递减计数器的值。这个函数用于初始化WWDG的计数器值，从而控制复位时间。

• 参数：

  • Counter：设置的计数器值，范围通常是0到127（具体取决于具体微控制器的实现）。

• 功能：

  • 该函数会设置WWDG的计数器，WWDG会在这个值递减到0时产生复位。

2. WWDG_SetPrescaler(uint8_t Prescaler)

设置预分频器的值，用于控制WWDG计数器的时钟频率。

• 参数：

  • Prescaler：预分频器的设置值，通常有多个选项（如1、2、4、8等）。

• 功能：

  • 通过设置预分频器，控制WWDG计数器的时钟，使得计数器以不同的速度递减。

3. WWDG_SetWindowValue(uint8_t WindowValue)

设置上窗口值，用于控制重装载的条件。

• 参数：

  • WindowValue：窗口的大小，范围通常是0到127。

• 功能：

  • 该值决定了计数器在重装载前必须保持的最小值。如果在窗口内（即计数器值大于该值）重装载，会被接受；否则，WWDG会复位。

4. WWDG_Enable(uint8_t Counter)

使能WWDG，并设置计数器的初始值。

• 参数：

  • Counter：初始化计数器值，通常需要在设置之后调用。

• 功能：

  • 启动WWDG，开始计数。在此之后，WWDG将根据设置的计数器值进行递减。

5. WWDG_ClearFlag(void)

清除提前唤醒中断标志位。

• 功能：
  • 如果在特定条件下（如进入低功耗模式），需要清除中断标志以避免错误复位。

6. WWDG_NVIC_Config(void)

配置WWDG中断的优先级。

• 功能：
  • 通过设置中断优先级，确保WWDG相关的中断能按照预期顺序执行。

7. WWDG_EnableIT(void)

使能WWDG中断。

• 功能：
  • 启动WWDG的中断功能，以便在特定条件下产生中断。

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WWDG配置函数有三个形参，tr是计数器的值，一般我们设置成最大0X7F，wr是上窗口的值，这个我们要根据监控的程序的运行时间来设置， 但是值必须在0X40和计数器的值之间，prv用来设置预分频的值，取值可以是：

/*
*     @arg WWDG_Prescaler_1: WWDG counter clock = (PCLK1/4096)/1
*     @arg WWDG_Prescaler_2: WWDG counter clock = (PCLK1/4096)/2
*     @arg WWDG_Prescaler_4: WWDG counter clock = (PCLK1/4096)/4
*     @arg WWDG_Prescaler_8: WWDG counter clock = (PCLK1/4096)/8
*/

这些宏在stm32f10x_wwdg.h中定义，宏展开是32位的16进制数，具体作用是设置配置寄存器CFR的位8:7  WDGTB[1:0]，获得各种分频系数。

2.2.2 中断服务函数

void WWDG_IRQHandler(void)
{
  WWDG_ClearFlag();
	// LED2亮，点亮LED只是示意性的操作，
	// 真正使用的时候，这里应该是做最重要的事情
	LED2_ON(); 
}

2.2.3 主函数测试

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "key.h" 
#include "wwdg.h" 

void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
  for(; nCount != 0; nCount--);
} 

int main(void)
{	
	uint8_t wwdg_tr, wwdg_wr;
	LED_Init();
	LED1_ON();
	Delay(0xFFFFFF);
	// 初始化WWDG：配置计数器初始值，配置上窗口值，启动WWDG，使能提前唤醒中断
	WWDG_Mode_Init(0X7F, 0X5F, WWDG_Prescaler_8);
	wwdg_wr = WWDG->CFR & 0X7F;
	while(1)
	{	
		LED1_OFF();
		//-----------------------------------------------------
		// 这部分应该写需要被WWDG监控的程序，这段程序运行的时间
		// 决定了窗口值应该设置成多大。
		//-----------------------------------------------------
		// 计时器值，初始化成最大0X7F，当开启WWDG时候，这个值会不断减小
		// 当计数器的值大于窗口值时喂狗的话，会复位，当计数器减少到0X40
		// 还没有喂狗的话就非常非常危险了，计数器再减一次到了0X3F时就复位
		// 所以要当计数器的值在窗口值和0X40之间的时候喂狗，其中0X40是固定的。
		wwdg_tr = WWDG->CR & 0X7F;
		if(wwdg_tr < wwdg_wr)
		{
			// 喂狗，重新设置计数器的值为最大0X7F
			WWDG_Feed();
		}
	}
}

主函数中我们把WWDG的计数器的值设置 为0X7F，上窗口值设置为0X5F，分频系数为8分频。在while死循环中，我们不断读取计数器的值， 当计数器的值减小到小于上窗口值的时候，我们喂狗，让计数器重新计数。

在while死循环中，一般是我们需要监控的程序，这部分代码的运行时间，决定了上窗口值应该设置为多少，当监控的程序运行完毕之后， 我们需要执行喂狗程序，比起独立看门狗，这个喂狗的窗口时间是非常短的，对时间要求很精确。如果没有在这个窗口时间内喂狗的话， 那就说明程序出故障了，会产生提前唤醒中断，最后系统复位。

3. 小结

3.1 实验目的

了解和实践如何使用看门狗定时器（WWDG）来防止系统崩溃。

3.2 硬件需求

1. STM32开发板（如STM32F4系列）
2. LED灯（用于指示状态）
3. 按键（用于手动触发故障）

3.3 实验步骤

初始化WWDG：

• 配置WWDG时钟、计数器值、窗口值和预分频器。

WWDG_SetPrescaler(WWDG_PRESCALER_8);
WWDG_SetWindowValue(80); // 窗口值
WWDG_SetCounter(127); // 初始计数器值
WWDG_Enable(127); // 启用WWDG

LED指示状态：

• 配置GPIO，控制LED灯闪烁以指示系统正常运行。

GPIO_Init(); // 初始化LED

喂狗函数：

• 定义一个定期调用的喂狗函数，重装载WWDG计数器。

void FeedWatchdog() {
    WWDG_SetCounter(127); // 重装载
}

主循环：

• 在主循环中定期调用喂狗函数，例如每500ms。
• 使用按键模拟故障（故意不喂狗）。

while (1) {
    FeedWatchdog();
    HAL_Delay(500); // 等待500ms
    // 按键检测
    if (ButtonPressed()) {
        while (1); // 不喂狗，触发复位
    }
}**复位处理**：

• 当WWDG计数器降到0时，系统自动复位。复位后，LED灯重新启动，指示系统已恢复。

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2024.9.19 第一次修订，后期不再维护

2025.1.29 修订代码