STM32看门狗详解，从原理到实战

在嵌入式系统开发过程中，稳定性无疑是至关重要的，一旦设备出现异常而无法自我恢复，不仅影响用户体验，还可能带来严重的后果，为此，许多微控制器（MCU）内置了看门狗（Watchdog Timer，简称WDT）机制，用以提高系统的可靠性，本文将深入探讨STM32系列微控制器中的看门狗功能，包括其工作原理、配置方法以及如何利用它来增强应用程序的健壮性。

什么是看门狗？

看门狗是一种硬件或软件机制，用于检测和处理系统故障，其基本思想是通过定时器来监控程序执行过程，如果程序运行正常，则会定期重置该定时器；若程序发生异常导致未能及时重置定时器，定时器溢出后就会触发中断或复位系统，从而使系统恢复正常工作状态。

STM32中的看门狗类型

STM32提供了两种类型的看门狗：

独立看门狗（Independent Watchdog, IWDG）：主要针对系统挂起等问题提供解决方案，独立看门狗直接由电源电压供电，并使用低速外部晶振作为时钟源，因此即使主电源失效或时钟丢失的情况下也能继续工作。

窗口型看门狗（Window Watchdog, WWDG）：适用于更复杂的场景，可以设置一个窗口范围，在这个范围内重置看门狗有效，超出此范围则会导致复位，从而增强了对程序运行状况的控制能力。

独立看门狗（IWDG）配置实例

下面以STM32F103C8T6为例介绍如何配置独立看门狗：

#include "stm32f1xx_hal.h"
void InitIWDG(void)
{
    // 启用IWDG时钟
    __HAL_RCC_IWDG_CLK_ENABLE();
    // 配置IWDG分频系数为32，即1秒喂一次狗
    HAL_IWDG_Init(&hiwdg, IWDG_PRESCALER_256, 4095);
    // 开启IWDG
    HAL_IWDG_Start(&hiwdg);
}
int main(void)
{
    HAL_Init();
    
    // 初始化IWDG
    InitIWDG();
    while (1)
    {
        // 在这里编写你的程序代码
        // 每隔一定时间调用HAL_IWDG_Refresh()函数喂狗
        HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
        // 其他逻辑...
    }
}

窗口型看门狗（WWDG）配置示例

#include "stm32f1xx_hal.h"
void InitWWDG(void)
{
    // 启用WWDG时钟
    __HAL_RCC_WWDG_CLK_ENABLE();
    // 配置WWDG
    wwdg.Init.Prescaler = WWDG_PRESCALER_8;
    wwdg.Init.Window = 0x7F;   // 设置窗口值
    wwdg.Init.Counter = 0x7F;  // 设置计数器初值
    HAL_WWDG_Init(&wwdg);
}
int main(void)
{
    HAL_Init();
    // 初始化WWDG
    InitWWDG();
    while (1)
    {
        // 在这里编写你的程序代码
        // 每次喂狗前先检查是否需要更新窗口值
        if (HAL_WWDG_IsCounterReachedIT(&wwdg) != HAL_OK)
        {
            HAL_WWDG_ReloadCounter(&wwdg);
        }
        // 其他逻辑...
    }
}

注意事项

1、时钟选择：对于IWDG而言，它通常由LSE或LSI提供时钟信号，具体取决于芯片型号；而对于WWDG来说，则是直接由APB1总线供给。

2、复位机制：当看门狗超时后，系统会被强制复位，此时所有寄存器将恢复到初始状态，在设计时应考虑到这种情况下数据保存及恢复的问题。

3、中断处理：尽管看门狗本身不产生中断请求，但可通过配置RTC唤醒功能结合使用，实现更灵活的定时任务调度。

通过上述介绍，相信读者已经对STM32中看门狗的使用有了初步了解，合理运用这一特性，可以大大提高嵌入式应用的稳定性和可靠性，实际开发中还需要根据具体需求调整参数设置，确保既能有效防止死机又能避免不必要的频繁重启。