【ALIENTEK 战舰STM32开发板例程系列连载+教学】第十一章 独立看门狗(IWDG)实验

2019-08-16 23:55发布

 第十一章 独立看门狗(IWDG)实验      
这一章,我们将向大家介绍如何使用STM32的独立看门狗(以下简称IWDG)。STM32内部自带了2个看门狗:独立看门狗(IWDG)和窗口看门狗(WWDG)。这一章我们只介绍独立看门狗,窗口看门狗将在下一章介绍。在本章中,我们将通过按键WK_UP来喂狗,然后通过DS0提示复位状态。本章分为如下几个部分: 11.1 STM32独立看门狗简介 11.2 硬件设计 11.3 软件设计 11.4 下载验证  

11.1 STM32独立看门狗简介

STM32的独立看门狗由内部专门的40Khz低速时钟驱动,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40Khz,而是在30~60Khz之间的一个可变化的时钟,只是我们在估算的时候,以40Khz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。 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,首先是键值寄存器IWDG_KR,该寄存器的各位描述如图11.1.1所示:


11.1.1 IWDG_KR寄存器各位描述 在键寄存器(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,只要键寄存器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_PRIWDG_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。 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。预分频寄存器各位定义如图11.1.2所示:


11.1.2 IWDG_ PR寄存器各位描述 在介绍完IWDG_PR之后,我们介绍一下重装载寄存器。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,该寄存器的各位描述如图11.1.3所示:


11.1.3 重装载寄存器各位描述 只要对以上三个寄存器进行相应的设置,我们就可以启动STM32的独立看门狗,启动过程可以按如下步骤实现: 1)向IWDG_KR写入0X5555 通过这步,我们取消IWDG_PRIWDG_RLR的写保护,使后面可以操作这两个寄存器。 设置IWDG_PRIWDG_RLR的值。 这两步设置看门狗的分频系数,和重装载的值。由此,就可以知道看门狗的喂狗时间(也就是看门狗溢出时间),该时间的计算方式为: Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40 其中Tout为看门狗溢出时间(单位为ms);prer为看门狗时钟预分频值(IWDG_PR值),范围为0~7rlr为看门狗的重装载值(IWDG_RLR的值); 比如我们设定prer值为4rlr值为625,那么就可以得到Tout=64×625/40=1000ms,这样,看门狗的溢出时间就是1s,只要你在一秒钟之内,有一次写入0XAAAAIWDG_KR,就不会导致看门狗复位(当然写入多次也是可以的)。这里需要提醒大家的是,看门狗的时钟不是准确的40Khz,所以在喂狗的时候,最好不要太晚了,否则,有可能发生看门狗复位。 2)向IWDG_KR写入0XAAAA 通过这句,将使STM32重新加载IWDG_RLR的值到看门狗计数器里面。即实现独立看门狗的喂狗操作。 3)向IWDG_KR写入0XCCCC 通过这句,来启动STM32的看门狗。注意IWDG在一旦启用,就不能再被关闭!想要关闭,只能重启,并且重启之后不能打开IWDG,否则问题依旧,所以在这里提醒大家,如果不用IWDG的话,就不要去打开它,免得麻烦。 通过上面3个步骤,我们就可以启动STM32的看门狗了,使能了看门狗,在程序里面就必须间隔一定时间喂狗,否则将导致程序复位。利用这一点,我们本章将通过一个LED灯来指示程序是否重启,来验证STM32的独立看门狗。 在配置看门狗后,DS0将常亮,如果WK_UP按键按下,就喂狗,只要WK_UP不停的按,看门狗就一直不会产生复位,保持DS0的常亮,一旦超过看门狗定溢出时间(Tout)还没按,那么将会导致程序重启,这将导致DS0熄灭一次。

11.2 硬件设计

本实验用到的硬件资源有: 1)  指示灯DS0 2)  WK_UP按键 3)  独立看门狗 前面两个在之前都有介绍,而独立看门狗实验的的核心是在STM32内部进行,并不需要外部电路。但是考虑到指示当前状态和喂狗等操作,我们需要2IO口,一个用来输入喂狗信号,另外一个用来指示程序是否重启。喂狗我们采用板上的WK_UP键来操作,而程序重启,则是通过DS0来指示的。

11.3 软件设计

软件设计我们依旧是在前面的代码基础上往上加,先在HARDWARE文件夹下面新建一个WDG的文件夹,用来保存与看门狗相关的代码。再打开工程,新建wdg.cwdg.h两个文件,并保存在WDG文件夹下,并将WDG文件夹加入头文件包含路径。 wdg.c里面输入如下代码: #include "wdg.h" //初始化独立看门狗 //prer:分频数:0~7(只有低3位有效!) //分频因子=4*2^prer.但最大值只能是256! //rlr:重装载寄存器值:11位有效. //时间计算(大概):Tout=((4*2^prer)*rlr)/40 (ms). void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr) {        IWDG->KR=0X5555;//使能对IWDG->RIWDG->RLR的写                                                                                        IWDG->R=prer;  //设置分频系数         IWDG->RLR=rlr;  //从加载寄存器 IWDG->RLR         IWDG->KR=0XAAAA;//reload                                                                                   IWDG->KR=0XCCCC;//使能看门狗   } //喂独立看门狗 void IWDG_Feed(void) {        IWDG->KR=0XAAAA;//reload                                                                             } 该代码就2个函数,void IWDG_Init(u8 preru16 rlr)是独立看门狗初始化函数,就是按照上面介绍的步骤来初始化独立看门狗的。该函数有2个参数,分别用来设置与预分频数与重装寄存器的值的。通过这两个参数,就可以大概知道看门狗复位的时间周期为多少了。其计算方式上面有详细的介绍,这里不再多说了。 void IWDG_Feed(void)函数,该函数用来喂狗,因为STM32的喂狗只需要向键值寄存器写入0XAAAA即可,所以,我们这个函数也是简单的很。保存wdg.c,然后把该文件加入到HARDWARE组下。 wdg.h里面,我们输入如下内容: #ifndef __WDG_H #define __WDG_H #include "sys.h" void IWDG_Init(u8 prer,u16 rlr); void IWDG_Feed(void); #endif 这个很简单,估计大家都能理解,不再多说了。我们保存下这两个文件,来看主程序该如何写,在主程序里面我们先初始化一下系统代码,然后启动按键输入和看门狗,在看门狗开启后马山点亮LED0DS0),并进入死循环等待按键的输入,一旦WK_UP有按键,则喂狗,否则等待IWDG复位的到来。该部分代码如下: int main(void) {                                                                     Stm32_Clock_Init(9);    //系统时钟设置        uart_init(72,9600);      //串口初始化为9600        delay_init(72);                  //延时初始化        LED_Init();                        //初始化与LED连接的硬件接口        BEEP_Init();                //初始化蜂鸣器端口        KEY_Init();           //初始化与按键连接的硬件接口       delay_ms(500);       IWDG_Init(4,625);           //与分频数为64,重载值为625,溢出时间为1s             LED0=0;                           //点亮LED0        while(1)        {               if(KEY_Scan(0)==KEY_UP)               {                      IWDG_Feed();//如果WK_UP按下,则喂狗               }               delay_ms(10);        };      }        上面的代码,鉴于篇幅考虑,我们没有把头文件给列出来(后续实例将会采用类同的方式处理),因为以后我们包含的头文件会越来越多,大家想看,可以直接打开光盘相关源码查看。至此,独立看门狗的实验代码,我们就全部编写完了,接着要做的就是下载验证了,看看我们的代码是否真的正确,当然在下载之前可以通过软件仿真看看是否可行。

11.4 下载验证

在编译成功之后,我们就可以下载代码到战舰STM32开发板上,实际验证一下,我们的程序是否正确。下载代码后,可以看到DS0不停的闪烁,证明程序在不停的复位,否则只会DS0常亮。这时我们试试不停的按WK_UP按键,可以看到DS0就常亮了,不会再闪烁。说明我们的实验是成功的。      
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