MCU微課堂

CKS32F107XX系列獨立看門狗介紹

第六十七期 2025.11.24

看門狗簡介

中科芯CKS32F107xx系列產(chǎn)品內(nèi)部提供兩個看門狗定時器單元，獨立型看門狗IWDG（Independent Watchdog）和窗口型看門狗WWDG（Window Watchdog），它們在安全性、時間精確性和使用靈活性方面變現(xiàn)得非常優(yōu)秀。兩個看門狗定時器單元都可用來檢測由軟件錯誤引起的故障，具體表現(xiàn)為當計數(shù)器達到給定的超時值或未能在指定時間窗口內(nèi)刷新計數(shù)器的值，會觸發(fā)系統(tǒng)復位。

IWDG由MCU內(nèi)部獨立RC振蕩器產(chǎn)生的低速時鐘LSI（Low-speed Internal）驅(qū)動，因此即使主時鐘發(fā)生故障它也仍然有效。而WWDG是由從APB1分頻后得到的時鐘驅(qū)動，通過可配置的時間窗口來檢測應(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在主程序之外，能夠完全獨立工作，并且對時間精度要求較低的場合，比如檢測由程序跑飛或死機引起的故障。WWDG最適合那些需要看門狗在精確計時窗口時間內(nèi)起作用的應(yīng)用程序，比如檢測由外部干擾或不可預(yù)見的邏輯條件造成的應(yīng)用程序背離正常運行序列而產(chǎn)生的軟件故障。

IWDG詳細介紹

IWDG通俗的解釋它是一個12位的遞減計數(shù)器，當計數(shù)器的值從某個值一直減到0的時候，就會產(chǎn)生一個系統(tǒng)復位信號，即IWDG_RESET。如果在計數(shù)器沒減到0之前，“刷新”計數(shù)器的值，就不會產(chǎn)生復位信號，“刷新”這個動作就是我們經(jīng)常說的喂狗。IWDG直接由VDD電壓域供電，即使在MCU停止模式和待機模式下仍然能照常工作。

1、IWDG功能框圖解析

下圖是獨立看門狗的功能框圖，分6個部分進行說明。

① LSI時鐘：IWDG的時鐘由低速時鐘LSI驅(qū)動，即使主時鐘發(fā)生故障它也仍然有效，非常獨立。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)境會有一定的漂移），所以IWDG的定時時間并不一定非常精確，只適用于對時間精度要求比較低的場合。

② 計數(shù)器時鐘和IWDG_PR寄存器：遞減計數(shù)器的時鐘由LSI經(jīng)過一個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表示獨立看門狗模塊的當前狀態(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行中，更新完畢之后由硬件置0。只有當RVU或PVU等于0的時候才可以進行下一次更新操作。

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

⑤ 遞減計數(shù)器：IWDG的遞減計數(shù)器是一個12位寄存器，設(shè)置范圍是0~4095，一個計數(shù)器時鐘計數(shù)器就減1，當計數(shù)器減到0時，IWDG會產(chǎn)生一個系統(tǒng)復位信號IWDG_RESET，讓程序重新啟動運行，如果在計數(shù)器減到0之前刷新計數(shù)器的值（重新寫入新值），就不會產(chǎn)生復位信號，重新刷新計數(shù)器值的這個動作俗稱喂狗。

⑥ 密鑰寄存器IWDG_KR：密鑰寄存器IWDG_KR是獨立看門狗IWDG的一個核心控制寄存器，主要有三種寄存器值對應(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（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

此時可以計算出看門狗溢出時間，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，看門狗的溢出時間是1s，只要在1s之內(nèi)，寫入0xAAAA到IWDG_KR，就不會觸發(fā)看門狗復位。這里需要提醒大家的是，由于看門狗的時鐘不是準確的40KHz，所以喂狗時間應(yīng)適當提前。

（3）重載計數(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個步驟，就可以啟動IWDG獨立看門狗了，之后在程序里面就必須周期性的進行喂狗（一般會使用定時器定時的調(diào)用IWDG_ReloadCounter函數(shù)），否則將導致系統(tǒng)復位。注意IWDG在一旦開啟，系統(tǒng)運行時就不能再被關(guān)閉，想要關(guān)閉，只能重啟，并且重啟之后要迅速關(guān)閉IWDG。

實驗例程

為本期微課堂配套了一個例子，整體功能如下：

（1）系統(tǒng)上電后，LED會點亮，進入主程序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。