基于STM32HAL库(窗口看门狗)-简述

2023-11-06 03:28
文章标签 看门狗 窗口 stm32hal 简述

本文主要是介绍基于STM32HAL库(窗口看门狗)-简述，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

概述

一、开发环境

二、STM32CubeMx配置

三、编码 

四、运行结果

五、总结

概述

        一个成熟靠谱的项目，离不开“看门狗”的必选项，凡是人写的程序多少都会有出现bug的情况（或芯片外设受外界干扰导致故障程序卡死、跑飞的情况）。为了避免产品变成砖头，引入看门狗是很有必要，可以有效解决程序的跑飞（确保程序在大部分情况能正常运行）。

来自百度百科解释（看门狗）
        看门狗定时器（WDT，Watch Dog Timer）是单片机的一个组成部分，它实际上是一个计数器，一般给看门狗一个数字，程序开始运行后看门狗开始计数。如果程序运行正常，过一段时间CPU应发出指令让看门狗置零，重新开始计数。如果看门狗增加到设定值就认为程序没有正常工作，强制整个系统复位。

STM32的内置看门狗-(详细请移步参阅-STM32F4xx中文参考手册.pdf文档)

        STM32内置两个看门狗，提供了更高的安全性、时间的精确性和使用的灵活性。两个看门狗设备（独立看门狗、窗口看门狗）可以用来检测和解决由软件错误引起的故障。当计数器达到给定的超时值时，触发一个中断（仅适用窗口看门狗）或者产生系统复位。

1）、独立看门狗（IWDG)由专用的低速时钟（LSI）驱动（32kHz），即使主时钟发生故障它仍有效。独立看门狗适合应用于需要看门狗作为一个在主程序之外 能够完全独立工作，并且对时间精度要求低的场合。
2）、窗口看门狗由从APB1时钟（84MHz）分频后得到时钟驱动（42MHz）。通过可配置的时间窗口来检测应用程序非正常的过迟或过早操作。  窗口看门狗最适合那些要求看门狗在精确计时窗口起作用的程序。

一、开发环境

1、硬件平台
     STM32F401CEU6
     内部Flash : 512Kbytes，SARM : 96 Kbytes

​

二、STM32CubeMx配置

 2.1、系统时钟配置

2.2、下载调试配置

2.3、TIM配置（1ms中断）

2.4、usart1配置

2.5、窗口看门狗（WWDG）

窗口看门狗的定义
        窗口看门狗跟独立看门狗一样，也是一个递减计数器不断的往下递减计数，当减到一个固定值 0x3F 时还不喂狗的话，产生复位，这个值叫窗口的下限，是固定的值，不能改变。

        窗口看门狗之所以称为窗口，就是因为其喂狗时间是在一个有上下限的范围内（计数器减到某个值~计数器减到0x3F），在这个范围内才可以喂狗，可以通过设定相关寄存器，设定其上限时间（但是下限是固定的0x3F）。


1）、计数器的初始值
2）、是我们设置的上窗口（W[6:0]值）
3）、是下窗口值(0x3F)
窗口看门狗计数器的值只有在2和3 之间(上窗口和下窗口之间)才可以喂狗。

窗口看门狗中断：

        并且窗口看门狗还可以使能中断，如果使能了提前唤醒中断，系统出现问题，喂狗函数没有生效，那么在计数器由减到0x40  (0x3f+1)  的时候，便会先进入中断，之后才会复位，你也可以在中断里面喂狗。

A、第一种计算方法：

从上图得知
        看门狗超时时间：Twwdg = Tpclk1 x 4096 x 2^wdgtb x (T[5:0]+ 1) ms；
当PCLK1 = 42MHZ 时，WDGTB 取不同的值时有最小和最大的超时时间；
当WDGTB=0时，递减计数器有7 位T[6:0] ，当位6 变为0 的时候就会产生复位，实际上有效的计数位是T[5:0]，而且T6 必须先设置为1。如果T[5:0]=0 时，递减计数器再减一次，就产生复位了，那这减一的时间就等于计数器的周期=1/CNT_CK = Tpclk1 * 4096 * (2 ^WDGTB) = 1/42 * 4096 *2^ 0 = 97.52us，这个就是最短的超时时间。

如果T[5:0] 全部装满为1，即63，当他减到0X40 变成0X3F 时，所需的时间就是最大的超时时间 =  97.52 *(2^6) = 6.241ms。

B、第二种计算方法：

看门狗超时时间：Twwdg = ( 4096 * 窗口值 ) / PCLK1，
当PCLK1 = 42MHZ 时，WDGTB 取不同的值时有最小和最大的超时时间；
计数器最大值取127，窗口下限值为63，
最小超时时间：窗口上限值为64，窗口值为1
最大超时时间：窗口上限值为127，窗口值为64
当WDGTB=0时，分频系数为1，（STM32Cube MX可以直接配置分频系数）
最小超时时间=1/CNT_CK = (( 4096 * 分频系数 ) / PCLK1) * 窗口值 = 1/42 * 4096 * 1 = 97.52us；
最大的超时时间=1/CNT_CK = (( 4096 * 分频系数 ) / PCLK1) * 窗口值= 1/42 * 4096 * 64 = 97.52 * 64 = 6.241ms。

当我们配置WWDG如下时：
        1）、配置分频系数为8，
        2）、窗口上限值为90，
        3）、窗口下限值为63=(0x3F)，
        4）、计数器的值为127，
        5）、窗口值为27，(90+(63+1) - 127 = 154 - 127 = 27)
        6）、PCLK1 = 42MHz，
窗口时间 = ((4096分频系数)/PCLK1) * 27 = ((4096 * 8) / 42MHz) * 27 = 21.065 ms
最早喂狗时间 = ((4096分频系数)/PCLK1) * (127 - 90) = ((4096 * 8) / 42MHz) * 37 = 28.867 ms
最迟喂狗时间 = ((4096*分频系数)/PCLK1) * (127 - 63) = ((4096 * 8) / 42MHz) * 64 = 49.932 ms 

2.6、生成代码

三、编码 

1、usart.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file    usart.c* @brief   This file provides code for the configuration*          of the USART instances.******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usart.h"/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 */UART_HandleTypeDef huart1;/* USART1 init function */void MX_USART1_UART_Init(void)
{/* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 *//* USER CODE END USART1_Init 0 *//* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 *//* USER CODE END USART1_Init 1 */huart1.Instance = USART1;huart1.Init.BaudRate = 115200;huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 *//* USER CODE END USART1_Init 2 */}void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if(uartHandle->Instance==USART1){/* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 *//* USER CODE END USART1_MspInit 0 *//* USART1 clock enable */__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();/**USART1 GPIO ConfigurationPA9     ------> USART1_TXPA10     ------> USART1_RX*/GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);/* USART1 interrupt Init */HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);/* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 *//* USER CODE END USART1_MspInit 1 */}
}void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{if(uartHandle->Instance==USART1){/* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 *//* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 *//* Peripheral clock disable */__HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();/**USART1 GPIO ConfigurationPA9     ------> USART1_TXPA10     ------> USART1_RX*/HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);/* USART1 interrupt Deinit */HAL_NVIC_DisableIRQ(USART1_IRQn);/* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 *//* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */}
}/* USER CODE BEGIN 1 */
#include "stdio.h"
#ifdef __GNUC__/* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printfset to 'Yes') calls __io_putchar() */#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */
/*** @brief  Retargets the C library printf function to the USART.* @param  None* @retval None*/
PUTCHAR_PROTOTYPE
{/* Place your implementation of fputc here *//* e.g. write a character to the EVAL_COM1 and Loop until the end of transmission */HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);return ch;
}int fgetc(FILE * f)
{uint8_t ch = 0;HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);return ch;
}/* USER CODE END 1 */

2、 tim.c文件 (本示例使用“定时器”模拟任务来执行程序逻辑代码)

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file    tim.c* @brief   This file provides code for the configuration*          of the TIM instances.******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tim.h"/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 */TIM_HandleTypeDef htim1;/* TIM1 init function */
void MX_TIM1_Init(void)
{/* USER CODE BEGIN TIM1_Init 0 *//* USER CODE END TIM1_Init 0 */TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};/* USER CODE BEGIN TIM1_Init 1 *//* USER CODE END TIM1_Init 1 */htim1.Instance = TIM1;htim1.Init.Prescaler = 84-1;htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim1.Init.Period = 1000-1;htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;htim1.Init.RepetitionCounter = 0;htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK){Error_Handler();}sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim1, &sClockSourceConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim1, &sMasterConfig) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN TIM1_Init 2 *//* USER CODE END TIM1_Init 2 */}void HAL_TIM_Base_MspInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{if(tim_baseHandle->Instance==TIM1){/* USER CODE BEGIN TIM1_MspInit 0 *//* USER CODE END TIM1_MspInit 0 *//* TIM1 clock enable */__HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE();/* TIM1 interrupt Init */HAL_NVIC_SetPriority(TIM1_UP_TIM10_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM1_UP_TIM10_IRQn);/* USER CODE BEGIN TIM1_MspInit 1 *//* USER CODE END TIM1_MspInit 1 */}
}void HAL_TIM_Base_MspDeInit(TIM_HandleTypeDef* tim_baseHandle)
{if(tim_baseHandle->Instance==TIM1){/* USER CODE BEGIN TIM1_MspDeInit 0 *//* USER CODE END TIM1_MspDeInit 0 *//* Peripheral clock disable */__HAL_RCC_TIM1_CLK_DISABLE();/* TIM1 interrupt Deinit */HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM1_UP_TIM10_IRQn);/* USER CODE BEGIN TIM1_MspDeInit 1 *//* USER CODE END TIM1_MspDeInit 1 */}
}/* USER CODE BEGIN 1 */
#include "stdio.h"
#include "wwdg.h"
uint32_t timeCount_10ms = 0;
uint32_t timeCount_20ms = 0;
uint8_t times = 0;
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim->Instance == TIM1) {	//任务计数1mstimeCount_10ms++;timeCount_20ms++;if(timeCount_10ms==10) {timeCount_10ms = 0;printf("time + 10ms\n");//通过得知早喂晚喂狗都不行,一定要在上窗口和下窗口之间喂狗才行//最早喂狗时间 = ((4096分频系数)/PCLK1) * (127 - 90) = ((4096 * 8) / 42MHz) * 37 = 28.867 ms//最迟喂狗时间 = ((4096*分频系数)/PCLK1) * (127 - 63) = ((4096 * 8) / 42MHz) * 64 = 49.932 mstimes++;if (times == 3) {printf("喂狗成功 \n");HAL_WWDG_Refresh(&hwwdg);      //喂狗} else if (times == 5) {times = 0;printf("超时喂狗!!! \n");}}}
}/* USER CODE END 1 */

3、wwdg.c文件
  HAL库对应的API

HAL_WWDG_Init(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg); 	//看门狗初始化
HAL_WWDG_Refresh(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);	//喂狗
HAL_WWDG_IRQHandler(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg);		//看门狗中断处理函数//功能：  判断中断是否正常，并进入中断回调函数
__weak HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(hwwdg);		//看门狗中断回调函数

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file    wwdg.c* @brief   This file provides code for the configuration*          of the WWDG instances.******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "wwdg.h"/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 */WWDG_HandleTypeDef hwwdg;/* WWDG init function */
void MX_WWDG_Init(void)
{/* USER CODE BEGIN WWDG_Init 0 *//* USER CODE END WWDG_Init 0 *//* USER CODE BEGIN WWDG_Init 1 *//* USER CODE END WWDG_Init 1 */hwwdg.Instance = WWDG;hwwdg.Init.Prescaler = WWDG_PRESCALER_8;hwwdg.Init.Window = 95;hwwdg.Init.Counter = 127;hwwdg.Init.EWIMode = WWDG_EWI_ENABLE;if (HAL_WWDG_Init(&hwwdg) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN WWDG_Init 2 *//* USER CODE END WWDG_Init 2 */}void HAL_WWDG_MspInit(WWDG_HandleTypeDef* wwdgHandle)
{if(wwdgHandle->Instance==WWDG){/* USER CODE BEGIN WWDG_MspInit 0 *//* USER CODE END WWDG_MspInit 0 *//* WWDG clock enable */__HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE();/* WWDG interrupt Init */HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn);/* USER CODE BEGIN WWDG_MspInit 1 *//* USER CODE END WWDG_MspInit 1 */}
}/* USER CODE BEGIN 1 */
#include "stdio.h"void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
{/* Prevent unused argument(s) compilation warning */UNUSED(hwwdg);printf("callback 超时喂狗 \r\n");	
}
/* USER CODE END 1 */

4、main.c文件

/* USER CODE BEGIN Header */
/********************************************************************************* @file           : main.c* @brief          : Main program body******************************************************************************* @attention** Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.* All rights reserved.** This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file* in the root directory of this software component.* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.********************************************************************************/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "wwdg.h"
#include "gpio.h"/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD *//* USER CODE END PTD *//* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD *//* USER CODE END PD *//* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM *//* USER CODE END PM *//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV *//* USER CODE END PV *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP *//* USER CODE END PFP *//* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_TIM1_Init();MX_WWDG_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);printf("heihei wwdg \r\n");/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}/*** @brief System Clock Configuration* @retval None*/
void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};/** Configure the main internal regulator output voltage*/__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters* in the RCC_OscInitTypeDef structure.*/RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 25;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks*/RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* USER CODE BEGIN 4 *//* USER CODE END 4 *//*** @brief  This function is executed in case of error occurrence.* @retval None*/
void Error_Handler(void)
{/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug *//* User can add his own implementation to report the HAL error return state */__disable_irq();while (1){}/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/*** @brief  Reports the name of the source file and the source line number*         where the assert_param error has occurred.* @param  file: pointer to the source file name* @param  line: assert_param error line source number* @retval None*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{/* USER CODE BEGIN 6 *//* User can add his own implementation to report the file name and line number,ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) *//* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

四、运行结果

五、总结

         好了，介绍完毕。有了它，再也不用担心，程序跑飞了，希望对你有所帮助，谢谢光临！感谢参阅。

这篇关于基于STM32HAL库(窗口看门狗)-简述的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/354212。

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