STM32中，如何理解看门狗

在STM32微控制器中，看门狗（Watchdog）是一种硬件计时器，用于监控系统运行状态，防止软件死锁或跑飞。其核心机制是：系统需定期“喂狗”（复位看门狗计数器），若未及时喂狗，则触发系统复位，使程序恢复至初始状态。

看门狗类型及特点

STM32提供两种看门狗，各有适用场景：

1. 独立看门狗（IWDG）

• 时钟源：独立内部低速时钟（LSI，~32-40kHz），不受主时钟影响（即使主时钟故障仍有效）。

• 特点：

  • 配置后无法停止（只能通过复位关闭）。

  • 超时时间范围宽（毫秒到秒级）。

  • 适合监控严重故障（如程序跑飞、死循环）。

• 工作流程：

初始化 → 启动计数器 → 定期喂狗（复位计数器）→ 若超时未喂狗 → 触发系统复位

2. 窗口看门狗（WWDG）

• 时钟源：APB1总线时钟（PCLK1）分频。

• 特点：

  • 必须在指定时间窗口内喂狗（既不能过早也不能过晚）。

  • 提供提前唤醒中断（EWI），允许在复位前执行紧急操作。

  • 适合监控代码执行时效性（如任务调度超时）。

• 工作流程：

初始化 → 启动计数器 → 在窗口期内喂狗 → 若喂狗过早/过晚 → 触发复位

关键概念详解

超时时间计算

• IWDG公式：

  示例（LSI=40kHz，预分频=32，RLR=1000）：
  Ttimeout=100040000×32=0.8秒Ttimeout​=400001000​×32=0.8秒

• WWDG公式：

喂狗操作

• IWDG喂狗：向键寄存器（IWDG_KR）写入0xAAAA。

• WWDG喂狗：向控制寄存器（WWDG_CR）写入值（需在0x40~0x7F之间）。

配置步骤（以IWDG为例，HAL库）

#include "stm32f1xx_hal.h"

IWDG_HandleTypeDef hiwdg;

void IWDG_Init(void) {
  hiwdg.Instance = IWDG;
  hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_32;  // 预分频系数
  hiwdg.Init.Reload    = 1000;               // 重载值（超时时间）
  HAL_IWDG_Init(&hiwdg);                     // 初始化
  HAL_IWDG_Start(&hiwdg);                    // 启动看门狗
}

void main(void) {
  IWDG_Init();
  while (1) {
    // ... 正常代码 ...
    HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);  // 定期喂狗（需在超时前执行）
  }
}

使用注意事项

1. 喂狗位置：

   • 放在主循环或关键任务中，避免在阻塞函数中饿死看门狗。

   • 若使用RTOS，可在空闲任务中喂狗（但需确保任务调度正常）。

2. 调试影响：

   • 调试时暂停MCU会导致看门狗复位，可通过DBGMCU模块临时冻结看门狗。

3. 窗口看门狗窗口期：

   • 窗口上限由WWDG_CFR寄存器设定，喂狗需在[窗口值, 0x3F]之间。

应用场景对比

通过合理配置看门狗，可显著提升STM32系统的抗故障能力，确保设备在异常状态下自动恢复。