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独立看门狗原理概述
为什么要看门狗: 在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的模块或者芯片,俗称“看门狗”(watchdog) 。 看门狗解决的问题是什么: 在启动正常运行的时候,系统不能复位 在系统跑飞(程序异常执行)的情况,使系统复位,程序重新执行 独立看门狗概述: STM32内置两个看门狗:独立看门狗和窗口看门狗。 两个看门狗提供了更高的安全性,时间的精确性和使用的灵活性。 两个看门狗设备(独立看门狗/窗口看门狗)可以用来检测和 解决由软件错误引起的故障。当计数器达到给定的超时值时,触发一个中断(仅适用窗口看门狗)或者产生系统复位。 独立看门狗(IWDG)由专用的低速时钟(LSI)驱动,即使主时钟发生故障它仍有效。 独立看门狗适合应用于需要看门狗作为一个在主程序之外 能够完全独立工作,并且对时间精度要求低的场合。 窗口看门狗由从APB1时钟分频后得到时钟驱动。通过可配置的时间窗口来检测应用程序非正常的过迟或过早操作.窗口看门狗最适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的程序。 M7的独立看门狗还可以配置做窗口看门狗使用。 因为M7本身带了窗口看门狗,所以一般情况下,我们都比较少使用此功能。 独立看门狗工作原理描述 在键值寄存器(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,当计数器值计数到尾值0x000时会产生一个复位信号(IWDG_RESET)。 无论何时,只要在键值寄存器IWDG_KR中写入0xAAAA(通常说的喂狗), 自动重装载寄存器IWDG_RLR的值就会重新加载到计数器,从而避免看门狗复位。 如果程序异常,就无法正常喂狗,从而系统复位。 独立看门狗框图 时钟来自于LSI,经过分频,产生一个时钟,进入12位递减计数器。首先在键寄存器中写入0xcccc,那么就开始从初值开始计数,如果说键寄存器中写入0xaaaa,那么就把RLR寄存器中的值重新加载到计数器。当程序不正常喂狗的时候,就会一直减到零,然后产生复位信号。 独立看门狗超时时间 溢出时间计算: Tout=((4×2^prer) ×rlr) /32 (M4) 32 /(4×2^ prer)就是经过分频后的频率。其中prer是设置的PR[2:0]位,然后倒过来就是周期,那么溢出时间就是((4×2^ prer) ×rlr) /32,其中rlr是重装载寄存器的值。 时钟频率LSI=32K, 一个看门狗时钟周期就是最短超时时间。 最长超时时间= (IWDG_RLR寄存器最大值)X看门狗时钟周期. 举个例:如果说要把看门狗溢出时间设置为1s,首先由于时钟频率LSI=32k,如果说预分频是64,那么LSI/64=0.5khz,也就是说可以设置rlr的值为500,这样的话溢出时间就是1s。注意重装载寄存器rlr的最大值是2^12-1,不能大于它。 独立看门狗寄存器 IWDG_KR:键值寄存器,0~15位有效 IWDG_PR:预分频寄存器,0~2位有效。具有写保护功能,要操作先取消写保护 IWDG_RLR:重装载寄存器,0~11位有效。具有写保护功能,要操作先取消写保护。 IWDG_SR:状态寄存器,0~1位有效 键值寄存器:IWDG_KR KEY[15:0]:键值 (Key value)(只能写,读为 0x0000) 必须每隔一段时间便通过软件对这些位写入键值 0xAAAA,否则当计数器计数到 0 时,看门狗会产生复位。 写入键值 0x5555 可使能对 IWDG_PR、IWDG_RLR 和 IWDG_WINR 寄存器的访问 写入键值 0xCCCC可启动看门狗(选中硬件看门狗选项的情况除外) 预分频寄存器:IWDG_PR 位 2:0 PR[2:0]:预分频系数 (Prescaler divider) 这些位受写访问保护。通过软件设置这些位来选择计数器时钟的预分频因子。若要更改预分频器的分频系数,IWDG_SR 的 PVU 位必须为 0。 000:4 分频 001:8 分频 010:16 分频 011:32 分频 100:64 分频 101:128 分频 110:256 分频 111:256 分频 重装载寄存器:IWDG_RLR 位 11:0 RL[11:0]:看门狗计数器重载值 (Watchdog counter reload value) 这些位受写访问保护。这个值由软件设置,每次对 IWDG_KR 寄存器写入值 0xAAAA 时,这个值就会重装载到看门狗计数器中。之后,看门狗计数器便从该装载的值开始递减计数。超时周期由该值和时钟预分频器共同决定。 若要更改重载值,IWDG_SR 中的 RVU 位必须为 0 状态寄存器:IWDG_SR 位 31:3 保留,必须保持复位值。 位 2 WVU:看门狗计数器窗口值更新 (Watchdog counter window value update) 可通过硬件将该位置 1 以指示窗口值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后(需 要多达 5 个 RC 40 kHz 周期),会通过硬件将该位复位。 窗口值只有在 WVU 位为 0 时才可更新。 此位只有在通用“窗口”= 1 时才生成。 位 1 RVU:看门狗计数器重载值更新 (Watchdog counter reload value update) 可通过硬件将该位置 1 以指示重载值正在更新。当在 VDD 电压域下完成重载值更新操作后(需 要多达 5 个 RC 40 kHz 周期),会通过硬件将该位复位。 重载值只有在 RVU 位为 0 时才可更新。 位 0 PVU:看门狗预分频器值更新 (Watchdog prescaler value update) 可通过硬件将该位置 1 以指示预分频器值正在更新。当在 VDD 电压域下完成预分频器值更新操 作后(需要多达 5 个 RC 40 kHz 周期),会通过硬件将该位复位。 预分频器值只有在 PVU 位为 0 时才可更新。 IWDG独立看门狗操作HAL库函数 HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);独立看门狗的初始化函数 找到参数的定义:可以发现和其他外设的句柄类似。第一个成员变量是外设的基地址。 然后找到第二个变量IWDG_InitTypeDef的定义:Prescaler配置的是预分频系数,Reload配置的是重装载值。 初始化回调函数 HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Start(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);启动独立看门狗 HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);喂狗 独立看门狗操作步骤 1.初始化看门狗:预分频系数,重装载值。 HAL_IWDG_Init(); 该函数在操作PR和RLR寄存器之前会取消写保护。 2.启动看门狗 HAL_IWDG_Start(); 3.喂狗: HAL_IWDG_Refresh(); 独立看门狗实验 初始化看门狗 如何写,首先看文件里面的函数都有啥,然后找参数,然后调函数。 根据步骤1调用HAL_IWDG_Init函数: 首先找到HAL_IWDG_Init独立看门狗的初始化函数: 现在知道参数是个结构体,然后在main里面写: IWDG_HandleTypeDef iwdg_handler; HAL_IWDG_Init(&iwdg_handler); 然后开始对iwdg_handler的参数进行设置,可以首先看到HAL_IWDG_Init函数中,有对IWDG_HandleTypeDef类型操作的函数。那我们可以找到这个函数的定义。 IS_IWDG_ALL_INSTANCE定义如下: #define IS_IWDG_ALL_INSTANCE(INSTANCE) ((INSTANCE) == IWDG) 所以说就知道了INSTANCE应该被设置为IWDG。这就叫做有效性判断。 所以main中写: iwdg_handler.Instance = IWDG; 所以一个成员变量就设置好了,同理设置其他的变量。 可以找到Prescaler相关的定义,然后可以在main中写 iwdg_handler.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64; #define IS_IWDG_PRESCALER(__PRESCALER__) (((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_4) || ((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_8) || ((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_16) || ((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_32) || ((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_64) || ((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_128)|| ((__PRESCALER__) == IWDG_PRESCALER_256)) 如果说要把看门狗溢出时间设置为1s,首先由于时钟频率LSI=32k,如果说预分频是64,那么LSI/64=0.5khz,也就是说可以设置rlr的值为500,这样的话溢出时间就是1s。 iwdg_handler.Init.Reload = 500; 启动看门狗 然后开始调用HAL_IWDG_Start函数。 HAL_IWDG_Start(&iwdg_handler); 喂狗 HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handler);//喂狗 main代码: 系统复位后按键一直没有按下(喂狗),一旦到了溢出时间(1s),就会产生复位。系统如果复位,led灯会熄灭,系统初始化时候是led灯亮,所以说如果一直不按按键,那么系统的led灯会一闪一闪。 如果说按下按键,也就是说喂狗的周期小于溢出时间的话,那么程序就不会复位了,那么led灯就常亮了,这是因为在while执行之前初始化led灯是亮的,如果一直喂狗的话程序就一直在while循环里执行。 |
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