「ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板资料连载」第十二章 窗口门狗（WWDG）实验

1）实验平台：alientek 阿波罗 STM32F767 开发板
2）摘自《STM32F7 开发指南(HAL 库版)》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子


第十二章 窗口门狗（WWDG）实验
这一章，我们将向大家介绍如何使用 STM32F4 的另外一个看门狗，窗口看门狗（以下简
称 WWDG）。在本章中，我们将使用窗口看门狗的中断功能来喂狗，通过 DS0 和 DS1 提示程
序的运行状态。本章分为如下几个部分：
12.1 STM32F4 窗口看门狗简介
12.2 硬件设计
12.3 软件设计
12.4 下载验证
12.1 STM32F4 窗口看门狗简介
窗口看门狗（WWDG）通常被用来监测由外部干扰或不可预见的逻辑条件造成的应用程序
背离正常的运行序列而产生的软件故障。除非递减计数器的值在 T6 位（WWDG->CR 的第六位）
变成 0 前被刷新，看门狗电路在达到预置的时间周期时，会产生一个 MCU 复位。在递减计数
器达到窗口配置寄存器(WWDG->CFR)数值之前，如果 7 位的递减计数器数值(在控制寄存器中)
被刷新， 那么也将产生一个 MCU 复位。这表明递减计数器需要在一个有限的时间窗口中被刷
新。他们的关系可以用图 12.1.1 来说明：


图 12.1.1 窗口看门狗工作示意图
图 12.1.1 中，T[6:0]就是 WWDG_CR 的低七位，W[6:0]即是 WWDG->CFR 的低七位。T[6:0]
就是窗口看门狗的计数器，而 W[6:0]则是窗口看门狗的上窗口，下窗口值是固定的（0X40）。
当窗口看门狗的计数器在上窗口值之外被刷新，或者低于下窗口值都会产生复位。
上窗口值（W[6:0]）是由用户自己设定的，根据实际要求来设计窗口值，但是一定要确保
窗口值大于 0X40，否则窗口就不存在了。
窗口看门狗的超时公式如下：
Twwdg=(4096×2^WDGTB×(T[5:0]+1)) /Fpclk1;
其中：
Twwdg：WWDG 超时时间（单位为 ms）
Fpclk1：APB1 的时钟频率（单位为 Khz）
WDGTB：WWDG 的预分频系数
T[5:0]：窗口看门狗的计数器低 6 位
根据上面的公式，假设 Fpclk1=42Mhz，那么可以得到最小-最大超时时间表如表 12.1.1 所
示：


表 12.1.1 42M 时钟下窗口看门狗的最小最大超时表
接下来，我们介绍窗口看门狗的 3 个寄存器。首先介绍控制寄存器（WWDG_CR），该寄
存器的各位描述如图 12.1.2 所示：


图 12.1.2 WWDG_CR 寄存器各位描述
可以看出，这里我们的 WWDG_CR 只有低八位有效，T[6：0]用来存储看门狗的计数器值，
随时更新的，每个窗口看门狗计数周期（4096×2^ WDGTB）减 1。当该计数器的值从 0X40 变
为 0X3F 的时候，将产生看门狗复位。
WDGA 位则是看门狗的激活位，该位由软件置 1，以启动看门狗，并且一定要注意的是该
位一旦设置，就只能在硬件复位后才能清零了。
窗口看门狗的第二个寄存器是配置寄存器（WWDG_CFR），该寄存器的各位及其描述如图
12.1.3 所示：


图 12.1.3 WWDG_ CFR 寄存器各位描述
该位中的 EWI 是提前唤醒中断，也就是在快要产生复位的前一段时间（T[6:0]=0X40）来
提醒我们，需要进行喂狗了，否则将复位！因此，我们一般用该位来设置中断，当窗口看门狗
的计数器值减到 0X40 的时候，如果该位设置，并开启了中断，则会产生中断，我们可以在中
断里面向 WWDG_CR 重新写入计数器的值，来达到喂狗的目的。注意这里在进入中断后，必
须在不大于 1 个窗口看门狗计数周期的时间（在 PCLK1 频率为 42M 且 WDGTB 为 0 的条件下，
该时间为 97.52us）内重新写 WWDG_CR，否则，看门狗将产生复位！
最后我们要介绍的是状态寄存器（WWDG_SR），该寄存器用来记录当前是否有提前唤醒
的标志。该寄存器仅有位 0 有效，其他都是保留位。当计数器值达到 40h 时，此位由硬件置 1。
它必须通过软件写 0 来清除。对此位写 1 无效。即使中断未被使能，在计数器的值达到 0X40
的时候，此位也会被置 1。
在介绍完了窗口看门狗的寄存器之后，我们介绍要如何启用 STM32F4 的窗口看门狗。这
里我们介绍 HAL 中用中断的方式来喂狗的方法，窗口看门狗 HAL 库相关源码和定义分布在文
件 stm32f4xx_hal_wwdg.c 文件和头文件 stm32f4xx_hal_wwdg.h 中。步骤如下：
1）使能 WWDG 时钟
WWDG 不同于 IWDG，IWDG 有自己独立的 32Khz 时钟，不存在使能问题。而 WWDG
使用的是 PCLK1 的时钟，需要先使能时钟。方法是:
__HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE(); //使能窗口看门狗时钟
2）设置窗口值,分频数和计数器初始值
在 HAL 库中，这三个值都是通过函数 HAL_WWDG_Init 来设置的。该函数声明如下：
HAL_StatusTypeDef HAL_WWDG_Init(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);
该函数只有一个入口参数，就是 WWDG_HandleTypeDef 结构体类型指针变量。这里我们
来看看 WWDG_HandleTypeDef 结构体定义：
typedef struct

{

WWDG_TypeDef *Instance;

WWDG_InitTypeDef Init;

HAL_LockTypeDef Lock;

__IO HAL_WWDG_StateTypeDef State;

}WWDG_HandleTypeDef;该结构体和前面我们讲解的 WWDG_HandleTypeDef 类似，这里我们就主要讲解成员变量
Init，它是 WWDG_InitTypeDef 结构体类型，该结构体定义如下：
typedef struct

{

uint32_t Prescaler;

//预分频系数

uint32_t Window;

//窗口值

uint32_t Counter;

//计数器值

}WWDG_InitTypeDef;该结构体有 3 三个成员变量，分别用来设置 WWDG 的预分频系数，窗口之以及计数器值。
函数 HAL_WWDG_Init 的使用范例如下：
WWDG_HandleTypeDef WWDG_Handler; //窗口看门狗句柄

WWDG_Handler.Instance=WWDG; //窗口看门狗

WWDG_Handler.Init.Prescaler=WWDG_PRESCALER_8;//设置分频系数为 8

WWDG_Handler.Init.Window=0X5F;

//设置窗口值 0X5F

WWDG_Handler.Init.Counter=0x7F;

//设置计数器值 0x7F

HAL_WWDG_Init(&WWDG_Handler);

//初始化 WWDG3）开启 WWDG
HAL 库中开启 WWDG 的函数有两个：
HAL_StatusTypeDef HAL_WWDG_Start(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);
HAL_StatusTypeDef HAL_WWDG_Start_IT(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);
函数 HAL_WWDG_Start 仅仅只是用来开启 WWDG，而函数 HAL_WWDG_Start_IT 除了
启动 WWDG，还同时启动 WWDG 中断。
4）使能中断通道并配置优先级（如果开启了 WWDG 中断）
这一步相信大家已经非常熟悉了，我们这里仅仅列出两行实现代码，如下：
HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn,2,3); //抢占优先级 2，子优先级为 3

HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn); //使能窗口看门狗中断这里大家要注意， 跟串口一样， HAL 库 同 样 为 看 门 狗 提 供 了 MSP 回调函数
HAL_WWDG_MspInit，一般情况下，步骤 1 和步骤 4 的步骤，是与 MCU 相关的，我们均放在
该回调函数中。关于 MSP 回调函数的使用方法，前面多次讲解，这里我们就不累赘了。
5）编写中断服务函数
在最后，还是要编写窗口看门狗的中断服务函数，通过该函数来喂狗，喂狗要快，否则当
窗口看门狗计数器值减到 0X3F 的时候，就会引起软复位了。在中断服务函数里面也要将状态
寄存器的 EWIF 位清空。
窗口看门狗中断服务函数为：
void WWDG_IRQHandler(void);
在 HAL 库中，喂狗函数为：
HAL_StatusTypeDef HAL_WWDG_Refresh(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg, uint32_t cnt);WWDG 的喂狗操作实际就是往 CR 寄存器重写计数器值，这里的第二个入口函数就是重写
的计数器的值。
6） 重写窗口看门狗唤醒中断处理回调函数 HAL_WWDG_WakeupCallback
跟串口和外部中断一样，首先，HAL 库定义了一个中断处理共用函数
HAL_WWDG_IRQHandler，我们在 WWDG 中断服务函数中会调用该函数。同时该函数内部，
会经过一系列判断，最后调用回调函数 HAL_WWDG_WakeupCallback，所以提前唤醒中断逻辑
我们一般些在回调函数 HAL_WWDG_WakeupCallback 中。 回调函数声明为：
void HAL_WWDG_WakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef* hwwdg);完成了以上 6 个步骤之后，我们就可以使用 STM32F4 的窗口看门狗了。这一章的实验，
我们将通过 DS0 来指示 STM32F4 是否被复位了，如果被复位了就会点亮 300ms。DS1 用来指
示中断喂狗，每次中断喂狗翻转一次。
12.2 硬件设计
本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯 DS0 和 DS1
2） 窗口看门狗
其中指示灯前面介绍过了，窗口看门狗属于 STM32F4 的内部资源，只需要软件设置好即
可正常工作。我们通过 DS0 和 DS1 来指示 STM32F4 的复位情况和窗口看门狗的喂狗情况。
12.3 软件设计
打开窗口看门狗实验可以看到，我们增加了窗口看门狗相关的库函数支持文件
stm32f4xx_hal_wwdg.c 和 stm32f4xx_hal_wwdg.h，同时新建 wwdg.c 和对应的头文件 wwdg.h 用
来编写窗口看门狗相关的函数代码。
接下来我们看看 wwdg.c 文件内容如下：
WWDG_HandleTypeDef WWDG_Handler; //窗口看门狗句柄

//初始化窗口看门狗

//tr :T[6:0],计数器值

//wr :W[6:0],窗口值

//fprer:分频系数（WDGTB）,仅最低 2 位有效

//Fwwdg=PCLK1/(4096*2^fprer). 一般 PCLK1=42Mhz

void WWDG_Init(u8 tr,u8 wr,u32 fprer)

{

WWDG_Handler.Instance=WWDG;

WWDG_Handler.Init.Prescaler=fprer;

//设置分频系数

WWDG_Handler.Init.Window=wr;

//设置窗口值

WWDG_Handler.Init.Counter=tr;

//设置计数器值

WWDG_Handler.Init.EWIMode=WWDG_EWI_ENABLE;

//使能提前唤醒中断

HAL_WWDG_Init(&WWDG_Handler);

//初始化 WWDG

}

//WWDG 底层驱动，时钟配置，中断配置

//此函数会被 HAL_WWDG_Init()调用

//hwwdg:窗口看门狗句柄

void HAL_WWDG_MspInit(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)

{

__HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE();

//使能窗口看门狗时钟

HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn,2,3);

//抢占优先级 2，子优先级为 3

HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn);

//使能窗口看门狗中断

}

//窗口看门狗中断服务函数

void WWDG_IRQHandler(void)

{

HAL_WWDG_IRQHandler(&WWDG_Handler);//调用 WWDG 共用中断处理函数

}

//中断服务函数处理过程

//此函数会被 HAL_WWDG_IRQHandler()调用

void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef* hwwdg)

{

HAL_WWDG_Refresh(&WWDG_Handler);//更新窗口看门狗值

LED1=!LED1;

}wwdg.c 文件一共包含四个函数。第一个函数 WWDG_Init()实现的是前面讲解的步骤 1 和
步骤 3，主要作用是调用函数 HAL_WWDG_Init 设置 WWDG 的分频系数，窗口值和计数器初
始值，同时还调用 HAL_WWDG_Start_IT 函数开启看门狗和使能看门狗中断。包括看门狗计数
器的值和看门狗比较值等。第二个函数 HAL_WWDG_MspInit 是 WWDG 的 MSP 回调函数，该
函数主要作用是使能 WWDG 时钟，以及设置 NVIC，实现的是前面讲解的步骤 2 和 4。第三个函数 WWDG_IRQHandler 也就是中断服务函数，该函数在前面步骤 5 有讲解，一般情况下，在
该函数内部会调用中断共用处理函数 HAL_WWDG_IRQHandler 。 第 四 个 函 数
HAL_WWDG_WakeupCallback 是提前唤醒中断回调函数，该函数内部我们主要编写了喂狗操作，
以及LED1翻转。注意到这里有个全局变量WWDG_CNT，该变量用来保存最初设置WWDG_CR
计数器的值。在后续的中断服务函数里面，就又通过 HAL_WWDG_Refresh 函数把该数值放回
到 WWDG_CR 上。
wwdg.h 头文件内容比较简单，这里我们就不做过多讲解。
在完成了以上部分之后，我们就回到主函数，代码如下：
int main(void)

{

HAL_Init(); //初始化 HAL 库

…//此处省略部分初始化代码

LED0=0; //点亮 LED0

delay_ms(300); //延时 300ms 再初始化看门狗,LED0 的变化"可见"

WWDG_Init(0X7F,0X5F,WWDG_PRESCALER_8);

//计数器值为 7F，窗口寄存器为 5F，分频数为 8

while(1)

{

LED0=1; //熄灭 LED 灯

}

}该函数通过 LED0(DS0)来指示是否正在初始化。而 LED1(DS1)用来指示是否发生了中断。
我们先让 LED0 亮 300ms，然后关闭以用于判断是否有复位发生了。在初始化 WWDG 之后，
我们回到死循环，关闭 LED1，并等待看门狗中断的触发/复位。
在编译完成之后，我们就可以下载这个程序到阿波罗 STM32F4 开发板上，看看结果是不
是和我们设计的一样。
12.4 下载验证
将代码下载到探索者 STM32F4 后，可以看到 DS0 亮一下之后熄灭，紧接着 DS1 开始不停
的闪烁。每秒钟闪烁 20 次左右，和我们预期的一致，说明我们的实验是成功的。