第8章 STM32F4独立看门狗简介

第八章 STM32F4独立看门狗简介

1. 导入

STM32F4 的独立看门狗由内部专门的 32Khz 低速时钟（LSI） 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 15~47Khz 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。

2. 相关寄存器讲解

独立看门狗有几个寄存器与我们这节相关，我们分别介绍这几个寄存器：

2.1 关键字寄存器IWDG_KR

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。

2.2 预分频寄存器（IWDG_PR）

接下来，我们介绍预分频寄存器（IWDG_PR），该寄存器用来设置看门狗时钟的分频系数，最低为 4，最高位 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。

2.3 重载寄存器IWDG_RLR

在介绍完 IWDG_PR 之后，我们介绍一下重装载寄存器 IWDG_RLR。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，但是只有低 12 位是有效的。

只要对以上三个寄存器进行相应的设置，我们就可以启动 STM32F4 的独立看门狗。独立看门狗相关 的库函数操作函数在文件 stm32f4xx_hal_iwdg.c 和对应的头文件stm32f4xx_hal_iwdg.h 中。

3. 库函数配置独立看门狗步骤

3.1 启动IWDG外设时钟

在 STM32 的 RCC (时钟控制) 寄存器中，需要启用与看门狗相关的外设时钟，通常是 LSI 时钟，代码如下：

__HAL_RCC_LSI_ENABLE();  // 启用 LSI 时钟源

此时，IWDG 将基于 LSI 时钟运行，LSI 是一个低速内部时钟，通常频率为 32.768 kHz。

3.2 配置IWDG的预分频器和重装载值

IWDG 的计数器是基于 LSI 时钟的。配置预分频器和重装载值，决定看门狗超时时间。

IWDG_HandleTypeDef hiwdg;

hiwdg.Instance = IWDG;  // 选择 IWDG 外设
hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64;  // 设置预分频器（例如预分频 64）
hiwdg.Init.Reload = 4095;  // 设置重装载值（最大值为 4095）
hiwdg.Init.Window = IWDG_WINDOW_DISABLE;  // 禁用窗口模式（也可以根据需求启用）
hiwdg.Init.WriteAccess = IWDG_WRITEACCESS_ENABLE;  // 启用写入权限
hiwdg.Init.ReadAccess = IWDG_READACCESS_ENABLE;  // 启用读取权限

if (HAL_IWDG_Init(&hiwdg) != HAL_OK) {
    // 错误处理
}

• Prescaler：设置 IWDG 计数器的分频系数（例如 IWDG_PRESCALER_64 会将 LSI 时钟分频 64）。
• Reload：设置重装载值，它控制看门狗超时时间。
• Window：窗口模式，可设置为启用/禁用，如果启用窗口模式，看门狗重装载值必须在窗口时间内重新喂狗。
• WriteAccess：允许写操作到 IWDG。

3.3 启动IWDG

配置完成后，需要启动 IWDG 外设。这是通过设置 IWDG 控制寄存器的启动位来完成的：

HAL_IWDG_Start(&hiwdg);  // 启动 IWDG

3.4 喂狗操作

看门狗计数器启动后，如果系统运行正常，每隔一定时间需要喂一次狗，即重置计数器。可以使用以下函数来喂狗：

HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);  // 喂狗，重置计数器

3.5 完整配置示例

下面是一个完整的 STM32 HAL 库配置独立看门狗的代码示例：

#include "stm32f4xx_hal.h"

IWDG_HandleTypeDef hiwdg;

void SystemClock_Config(void) {
    // 配置系统时钟，这里略过
}

int main(void) {
    HAL_Init();  // 初始化 HAL 库
    SystemClock_Config();  // 配置系统时钟

    // 启用 LSI 时钟源（独立看门狗需要 LSI 时钟）
    __HAL_RCC_LSI_ENABLE();
    
    // 配置 IWDG
    hiwdg.Instance = IWDG;
    hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64;  // 设置预分频器
    hiwdg.Init.Reload = 4095;  // 设置重装载值，最大值 4095
    hiwdg.Init.Window = IWDG_WINDOW_DISABLE;  // 禁用窗口模式
    hiwdg.Init.WriteAccess = IWDG_WRITEACCESS_ENABLE;  // 启用写访问权限
    hiwdg.Init.ReadAccess = IWDG_READACCESS_ENABLE;  // 启用读访问权限
    
    // 初始化 IWDG
    if (HAL_IWDG_Init(&hiwdg) != HAL_OK) {
        // 错误处理
        while(1);
    }
    
    // 启动 IWDG
    HAL_IWDG_Start(&hiwdg);

    while (1) {
        // 在主循环中定期喂狗，防止系统复位
        HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);

        // 模拟一些主任务
        HAL_Delay(500);  // 延时 500 ms
    }
}

4. 小结

• 超时时间：超时时间由 Prescaler 和 Reload 决定。计算公式为：

  Timeout=Prescaler×Reload​/LSI频率

  假设 LSI 时钟为 32.768 kHz，若设置 Prescaler = 64 和 Reload = 4095，则超时时间为：

  Timeout=64×4095​/32768≈8秒

  因此，超时时间约为 8 秒。

• 窗口模式：如果启用了窗口模式（IWDG_WINDOW_ENABLE），则在该窗口内必须喂狗，否则会触发看门狗复位。

• 看门狗复位：若未在超时前喂狗，IWDG 会复位系统。

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2024.9.29 第一次修订，后期不再维护

2024.12.22 重写配置步骤