MCU微課堂

CKS32F107XX系列獨(dú)立看門狗介紹

第六十七期 2025.11.24

看門狗簡(jiǎn)介

中科芯CKS32F107xx系列產(chǎn)品內(nèi)部提供兩個(gè)看門狗定時(shí)器單元，獨(dú)立型看門狗IWDG（Independent Watchdog）和窗口型看門狗WWDG（Window Watchdog），它們?cè)诎踩浴r(shí)間精確性和使用靈活性方面變現(xiàn)得非常優(yōu)秀。兩個(gè)看門狗定時(shí)器單元都可用來檢測(cè)由軟件錯(cuò)誤引起的故障，具體表現(xiàn)為當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到給定的超時(shí)值或未能在指定時(shí)間窗口內(nèi)刷新計(jì)數(shù)器的值，會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位。

IWDG由MCU內(nèi)部獨(dú)立RC振蕩器產(chǎn)生的低速時(shí)鐘LSI（Low-speed Internal）驅(qū)動(dòng)，因此即使主時(shí)鐘發(fā)生故障它也仍然有效。而WWDG是由從APB1分頻后得到的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，通過可配置的時(shí)間窗口來檢測(cè)應(yīng)用程序非正常的過遲或過早的操作。IWDG最適合應(yīng)用于那些需要看門狗作為一個(gè)在主程序之外，能夠完全獨(dú)立工作，并且對(duì)時(shí)間精度要求較低的場(chǎng)合，比如檢測(cè)由程序跑飛或死機(jī)引起的故障。WWDG最適合那些需要看門狗在精確計(jì)時(shí)窗口時(shí)間內(nèi)起作用的應(yīng)用程序，比如檢測(cè)由外部干擾或不可預(yù)見的邏輯條件造成的應(yīng)用程序背離正常運(yùn)行序列而產(chǎn)生的軟件故障。

IWDG詳細(xì)介紹

IWDG通俗的解釋它是一個(gè)12位的遞減計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值從某個(gè)值一直減到0的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，即IWDG_RESET。如果在計(jì)數(shù)器沒減到0之前，“刷新”計(jì)數(shù)器的值，就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，“刷新”這個(gè)動(dòng)作就是我們經(jīng)常說的喂狗。IWDG直接由VDD電壓域供電，即使在MCU停止模式和待機(jī)模式下仍然能照常工作。

1、IWDG功能框圖解析

下圖是獨(dú)立看門狗的功能框圖，分6個(gè)部分進(jìn)行說明。

① LSI時(shí)鐘：IWDG的時(shí)鐘由低速時(shí)鐘LSI驅(qū)動(dòng)，即使主時(shí)鐘發(fā)生故障它也仍然有效，非常獨(dú)立。這里需要注意的是，由于RC振蕩器的原理和特性（根據(jù)溫度和環(huán)境會(huì)有一定的漂移），所以IWDG的定時(shí)時(shí)間并不一定非常精確，只適用于對(duì)時(shí)間精度要求比較低的場(chǎng)合。

② 計(jì)數(shù)器時(shí)鐘和IWDG_PR寄存器：遞減計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘由LSI經(jīng)過一個(gè)8位的預(yù)分頻器得到，預(yù)分頻器寄存器IWDG_PR的值決定分頻因子，分頻因子可以是：4、8、16、32、64、128、256。分頻因子（假設(shè)為W）和IWDG_PR值的關(guān)系是W = 4 * 2^IWDG_PR。

③ 狀態(tài)寄存器IWDG_SR：顧名思義，IWDG_SR表示獨(dú)立看門狗模塊的當(dāng)前狀態(tài)，該寄存器只有位0：PVU（Prescaler Value Update）和位1：RVU（Reload Value Update）有效，且只能讀不能寫。PVU置1指示預(yù)分頻值的更新正在進(jìn)行中，更新完成后由硬件置0。RVU置1表示重裝載值的更新正在進(jìn)行中，更新完畢之后由硬件置0。只有當(dāng)RVU或PVU等于0的時(shí)候才可以進(jìn)行下一次更新操作。

④ 重載寄存器IWDG_RLR：重載寄存器是一個(gè)12位的寄存器，里面裝著要刷新到計(jì)數(shù)器的值，這個(gè)值的大小決定著獨(dú)立看門狗的溢出時(shí)間。溢出時(shí)間Tout（s） = (4 * 2^IWDG_PR) / fIWDG * IWDG_RLR。

⑤ 遞減計(jì)數(shù)器：IWDG的遞減計(jì)數(shù)器是一個(gè)12位寄存器，設(shè)置范圍是0~4095，一個(gè)計(jì)數(shù)器時(shí)鐘計(jì)數(shù)器就減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，IWDG會(huì)產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)IWDG_RESET，讓程序重新啟動(dòng)運(yùn)行，如果在計(jì)數(shù)器減到0之前刷新計(jì)數(shù)器的值（重新寫入新值），就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，重新刷新計(jì)數(shù)器值的這個(gè)動(dòng)作俗稱喂狗。

⑥ 密鑰寄存器IWDG_KR：密鑰寄存器IWDG_KR是獨(dú)立看門狗IWDG的一個(gè)核心控制寄存器，主要有三種寄存器值對(duì)應(yīng)三種控制效果。

2、IWDG庫函數(shù)配置步驟

我們接下來介紹如何驅(qū)動(dòng)CKS32F107xx系列產(chǎn)品的IWDG工作。具體配置步驟如下：

（1）解除寄存器寫保護(hù)（向IWDG_KR寫入0x5555）

IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); //使能寫權(quán)限

（2）設(shè)置IWDG預(yù)分頻因子和重裝載值

void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler); //設(shè)置IWDG預(yù)分頻值

void IWDG_SetReload(uint16_t Reload); //設(shè)置IWDG重裝載值

此時(shí)可以計(jì)算出看門狗溢出時(shí)間，比如我們最終設(shè)定IWDG_PR值為 4，IWDG_RLR值625，那么就可以得到 Tout = (4 * 2^IWDG_PR) / 40KHz * IWDG_RLR = 64 / 40 * 625 = 1s，看門狗的溢出時(shí)間是1s，只要在1s之內(nèi)，寫入0xAAAA到IWDG_KR，就不會(huì)觸發(fā)看門狗復(fù)位。這里需要提醒大家的是，由于看門狗的時(shí)鐘不是準(zhǔn)確的40KHz，所以喂狗時(shí)間應(yīng)適當(dāng)提前。

（3）重載計(jì)數(shù)值喂狗（向IWDG_KR寫入0xAAAA）

IWDG_ReloadCounter(); //把重裝載寄存器IWDG_RLR的值放到計(jì)數(shù)器中

（4）開啟看門狗(向IWDG_KR寫入0xCCCC)

IWDG_Enable(); //使能 IWDG

通過上面4個(gè)步驟，就可以啟動(dòng)IWDG獨(dú)立看門狗了，之后在程序里面就必須周期性的進(jìn)行喂狗（一般會(huì)使用定時(shí)器定時(shí)的調(diào)用IWDG_ReloadCounter函數(shù)），否則將導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位。注意IWDG在一旦開啟，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)就不能再被關(guān)閉，想要關(guān)閉，只能重啟，并且重啟之后要迅速關(guān)閉IWDG。

實(shí)驗(yàn)例程

為本期微課堂配套了一個(gè)例子，整體功能如下：

（1）系統(tǒng)上電后，LED會(huì)點(diǎn)亮，進(jìn)入主程序while循環(huán)，不執(zhí)行任何操作，無法執(zhí)行喂狗程序，IWDG觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位，可以看到LED在不停的閃爍。

（2）按下USER按鍵，執(zhí)行喂狗操作，LED常亮。