【STM32CubeMX学习教程】——6.看门狗

原创已于 2025-08-25 14:26:31 修改 · 1k 阅读

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#stm32 #学习 #嵌入式硬件

于 2025-08-13 16:58:07 首次发布

一、看门狗概述

看门狗(Watchdog)是嵌入式系统中用于监测系统运行状态的重要机制，其主要作用是在系统出现异常（如程序跑飞、死循环等）时自动复位系统，使系统恢复到正常工作状态。

STM32提供了两种看门狗：
　1.独立看门狗(IWDG, Independent WatchDog)
　2.窗口看门狗(WWDG, Window WatchDog)

二、独立看门狗(IWDG)

1.特点

完全独立于主系统运行，使用独立的RC振荡器(约40kHz)
即使主时钟失效也能工作
计数器为12位递减计数器(0x000-0xFFF)
支持硬件或软件启动
复位前有短暂延时，确保复位信号有效

2.工作原理

IWDG需要定期"喂狗"(重载计数器)，如果在计数器减到0之前没有喂狗，系统将产生复位。

3.STM32CubeMX独立看门狗(IWDG)配置

1）新建工程

1.双击打开桌面下载好的STM32CubeMX，点击File–>New Project，或直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR

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2.在左边搜索栏里输入使用的芯片型号，右边选中并开始创建

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2）设置RCC时钟源

设置高/低速时钟源都由外部晶振产生。

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3）配置IWDG

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提示：

超时时间 = (RLR+1) × (2^PR) / LSI频率

 假设：LSI=40kHz, PR=4(分频64), RLR=1874
    
    超时时间 = (1874 + 1) × 64 / 40000 
     		 = 1875 × 64 / 40000 
             = 3.0 秒

4）时钟配置

1.时钟源设置
默认时钟源是由内部RC振荡器产生，可通过图中按钮进行修改，外部晶振数值取决于实际电路板上的晶振大小.

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提示：

这里用到的芯片的最大时钟频率是100MHz，有的芯片最大只有72MHz，实际最大频率可通过查看芯片数据手册确定。

2.时钟频率设置

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①PLLM—PLL输入时钟分频系数，根据自己需要的系统时钟频率来进行修改
②PLLN—主PLL倍频系数（自动计算）
③PLLP—主PLL分频系数（自动计算）
④SYSCLK—系统时钟
⑤HCLK—AHB总线时钟，由系统时钟SYSCLK 分频得到，一般不分频，等于系统时钟
⑥APB1/APB2 Prescaler—APB1/APB2总线的预分频系数，可根据需要修改

5）工程管理

1.工程设置
注：工程路径中不能有中文，否则会输出错误。
库文件要提前下载好，具体方法在 “【STM32CubeMX学习教程】——1.软件安装” 这一篇文章中有提到。

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2.代码生成设置

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3.点击右上角按钮生成代码，之后会出现下面的窗口，再点击打开工程即可在用keil查看工程代码。

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4. 代码示例(HAL库)

// 初始化IWDG，超时时间约1s
void MX_IWDG_Init(void)
{
    hiwdg.Instance = IWDG;
    hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64;  // 分频64
    hiwdg.Init.Reload = 625;                   // 重载值
    HAL_IWDG_Init(&hiwdg);
}

// 喂狗
void IWDG_Feed(void)
{
    HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
}

三、窗口看门狗(WWDG)

1. 特点

时钟来自APB1总线时钟(PCLK1)
计数器为7位递减计数器(0x7F-0x40)
有"窗口"限制：只能在特定时间范围内喂狗
早期唤醒中断(EWI)：在即将复位前产生中断

2.工作原理

WWDG要求在一个"窗口"时间内喂狗：

过早喂狗(计数器值 > 窗口值)：产生复位
过晚喂狗(计数器值 < 0x40)：产生复位
正确喂狗(计数器值 ≤ 窗口值且 ≥ 0x40)：计数器重载

3.STM32CubeMX窗口看门狗(WWDG)配置

1）新建工程

1.双击打开桌面下载好的STM32CubeMX，点击File–>New Project，或直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR

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2.在左边搜索栏里输入使用的芯片型号，右边选中并开始创建

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2）设置RCC时钟源

设置高/低速时钟源都由外部晶振产生。

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3）配置WWDG

1.配置参数

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提示：

    假设：PCLK1 = 48MHz
          预分频 = 8(WWDG_PRESCALER_8)
          计数器初始值 = 0x7F(127)
          上窗口值 = 0x70(112)
          下窗口值 = 0x3F（固定值）
          
	计算关键时间点：
	    总超时时间：(0x7F-0x3F)×8/48MHz=10.67μs
	    窗口起始时间：(0x7F-0x70)×8/48MHz=1.5μs
	    有效窗口时间：(0x70-0x3F)×8/48MHz=9.17μs
	    窗口关闭到复位时间：(0x3F-0x3F)×8/48MHz=0μs
	
	时序特性图示：
	    计数器值: 0x7F ──────┬────── 0x70 ──────── 0x3F
                    │          │           │
                    │ 1.5μs    │ 9.17μs    │
                    ▼          ▼           ▼
                    禁止喂狗   允许喂狗     系统复位

2.使能中断

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4）时钟配置

1.时钟源设置
默认时钟源是由内部RC振荡器产生，可通过图中按钮进行修改，外部晶振数值取决于实际电路板上的晶振大小.

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提示：

这里用到的芯片的最大时钟频率是100MHz，有的芯片最大只有72MHz，实际最大频率可通过查看芯片数据手册确定。

2.时钟频率设置

5）工程管理

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2.代码生成设置

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3.点击右上角按钮生成代码，之后会出现下面的窗口，再点击打开工程即可在用keil查看工程代码。

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4. 代码示例(HAL库)

// 初始化WWDG
void MX_WWDG_Init(void)
{
    hwwdg.Instance = WWDG;
    hwwdg.Init.Prescaler = WWDG_PRESCALER_8;  // 预分频8
    hwwdg.Init.Window = 0x70;                 // 窗口值
    hwwdg.Init.Counter = 0x7F;                // 计数器初始值
    hwwdg.Init.EWIMode = WWDG_EWI_ENABLE;     // 使能EWI中断
    HAL_WWDG_Init(&hwwdg);
}

// 喂狗
void WWDG_Feed(void)
{
    HAL_WWDG_Refresh(&hwwdg);
}

// EWI中断处理
void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
{
    // 即将复位前的最后处理机会
}

四、两种看门狗对比

特性	IWDG	WWDG
时钟源	独立RC振荡器(~40kHz)	PCLK1
复位条件	计数器减到0	过早或过晚喂狗
精度	较低(受RC振荡器影响)	较高(使用系统时钟)
中断	无	有(EWI早期唤醒中断)
配置灵活性	简单	复杂(需设置窗口)
适用场景	对时间要求不高的简单监测	需要精确监测的复杂系统

五、使用建议

1.IWDG适用场景：

需要简单可靠的看门狗功能
主时钟可能失效的情况
对时间精度要求不高的应用

2.WWDG适用场景：

需要精确监测代码执行时间
需要在复位前进行一些清理操作(通过EWI中断)
防止代码执行过快或过慢的情况

3.使用注意事项：

喂狗操作应放在主循环的关键路径上
避免在中断中频繁喂狗
对于关键任务，可以在多个位置喂狗
调试时可暂时禁用看门狗

4.调试技巧：

使用调试器暂停时，IWDG会继续运行可能导致意外复位
可以通过DBGMCU寄存器配置调试时冻结看门狗

#include "stm32fxxx_hal.h"  // 根据芯片型号替换 xxx

int main(void) {
    // 调试模式下冻结看门狗
    __HAL_DBGMCU_FREEZE_IWDG();
    __HAL_DBGMCU_FREEZE_WWDG();

    // 其他初始化代码...
    while (1) {
        // 主循环
    }
}