第二十三章 IWDG——独立看门狗

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗W55MH32内置高性能Arm® Cortex-M3核心，其主频最高可达216MHz；配备1024KB FLASH与96KB SRAM，满足存储与数据处理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP协议栈、内置MAC以及PHY，拥有独立的32KB以太网收发缓存，可供8个独立硬件socket使用。如此配置，真正实现了All-in-One解决方案，为开发者提供极大便利。

在封装规格上，W55MH32 提供了两种选择：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封装版本，尺寸为12x12mm，其资源丰富，专为各种复杂工控场景设计。它拥有66个GPIO、3个ADC、12通道DMA、17个定时器、2个I2C、5个串口、2个SPI接口（其中1个带I2S接口复用）、1个CAN、1个USB2.0以及1个SDIO接口。如此丰富的外设资源，能够轻松应对工业控制中多样化的连接需求，无论是与各类传感器、执行器的通信，还是对复杂工业协议的支持，都能游刃有余，成为复杂工控领域的理想选择。 同系列还有QFN68封装的W55MH32Q版本，该版本体积更小，仅为8x8mm，成本低，适合集成度高的网关模组等场景，软件使用方法一致。更多信息和资料请进入网站或者私信获取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。

为助力开发者快速上手与深入开发，基于W55MH32L这颗芯片，WIZnet精心打造了配套开发板。开发板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

若您想获取芯片和开发板的更多详细信息，包括产品特性、技术参数以及价格等，欢迎访问官方网页，我们期待与您共同探索W55MH32的无限可能。

第二十三章 IWDG——独立看门狗

本章参考资料：《W55MH32参考手册》IWDG章节。

学习本章时，配合《W55MH32参考手册》IWDG章节一起阅读，效果会更佳，特别是涉及到寄存器说明的部分。

1 IWDG简介

W55MH32有两个看门狗，一个是独立看门狗另外一个是窗口看门狗，独立看门狗号称宠物狗，窗口看门狗号称警犬，本章我们主要分析独立看门狗的功能框图和它的应用。 独立看门狗用通俗一点的话来解释就是一个12位的递减计数器，当计数器的值从某个值一直减到0的时候，系统就会产生一个复位信号，即IWDG_RESET。 如果在计数没减到0之前，刷新了计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作就是我们经常说的喂狗。看门狗功能由 VDD 电压域供电， 在停止模式和待机模式下仍能工作。

2 IWDG功能框图剖析

IWDG功能框图如下：

2.1 独立看门狗时钟

独立看门狗的时钟由独立的RC振荡器LSI提供，即使主时钟发生故障它仍然有效，非常独立。LSI的频率一般在30~60KHZ之间， 根据温度和工作场合会有一定的漂移，我们一般取40KHZ，所以独立看门狗的定时时间并不一定非常精确，只适用于对时间精度要求比较低的场合。

2.2 计数器时钟

递减计数器的时钟由LSI经过一个8位的预分频器得到，我们可以操作预分频器寄存器IWDG_PR来设置分频因子， 分频因子可以是：[4,8,16,32,64,128,256,256]，计数器时钟CK_CNT= 40/ 4*2^PRV，一个计数器时钟计数器就减一。

2.3 计数器

独立看门狗的计数器是一个12位的递减计数器，最大值为0XFFF，当计数器减到0时，会产生一个复位信号:IWDG_RESET， 让程序重新启动运行，如果在计数器减到0之前刷新了计数器的值的话，就不会产生复位信号，重新刷新计数器值的这个动作我们俗称喂狗。

2.4 重装载寄存器

重装载寄存器是一个12位的寄存器，里面装着要刷新到计数器的值，这个值的大小决定着独立看门狗的溢出时间。 超时时间Tout = (4*2^prv) / 40 * rlv (s) ，prv是预分频器寄存器的值，rlv是重装载寄存器的值。

2.5 键寄存器

键寄存器IWDG_KR可以说是独立看门狗的一个控制寄存器，主要有三种控制方式，往这个寄存器写入下面三个不同的值有不同的效果。

通过写往键寄存器写0XCCC来启动看门狗是属于软件启动的方式，一旦独立看门狗启动，它就关不掉，只有复位才能关掉。

2.6 状态寄存器

状态寄存器SR只有位0：PVU和位1：RVU有效，这两位只能由硬件操作，软件操作不了。RVU：看门狗计数器重装载值更新， 硬件置1表示重装载值的更新正在进行中，更新完毕之后由硬件清0。PVU:看门狗预分频值更新，硬件置’1’指示预分频值的更新正在进行中， 当更新完成后，由硬件清0。所以只有当RVU/PVU等于0的时候才可以更新重装载寄存器/预分频寄存器。

3 IWDG使用方法

独立看门狗一般用来检测和解决由程序引起的故障，比如一个程序正常运行的时间是50ms， 在运行完这个段程序之后紧接着进行喂狗，我们设置独立看门狗的定时溢出时间为60ms，比我们需要监控的程序50ms多一点， 如果超过60ms还没有喂狗，那就说明我们监控的程序出故障了，跑飞了，那么就会产生系统复位，让程序重新运行。

4 IWDG复位测试实验

4.1 代码解析

主要用于在 W55MH32 微控制器上实现看门狗定时器（IWDG）复位测试，并通过串口进行数据交互。下面为你详细解释代码的各个部分：

1. 头文件包含

#include < stdlib.h >
#include < string.h >
#include < stdio.h >
#include "delay.h"
#include "w55mh32.h"

stdlib.h、string.h 和 stdio.h 是标准 C 库的头文件，分别提供了通用工具、字符串处理和输入输出的函数。

delay.h 可能是自定义的头文件，用于实现延时功能。

w55mh32.h 可能是与特定硬件（如 W55MH32 芯片）相关的头文件。

2. 全局变量定义

USART_TypeDef *USART_TEST = USART1;

定义了一个指向 USART_TypeDef 类型的指针 USART_TEST，并将其初始化为 USART1，这意味着后续的串口操作将使用 USART1。

3. 函数声明

void    UART_Configuration(uint32_t bound);
uint8_t GetCmd(void);

UART_Configuration()函数用于配置串口，参数 bound 表示波特率。

GetCmd()函数用于从串口接收数据。

4. main()函数

int main(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef clocks;

    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);

    printf("n");
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000, (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000, (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);

    printf("IWDG Reset Test.n");
    printf("Please Input 'r', Feed Dogn");

    IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);
    IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_64);
    IWDG_SetReload(0x7FF);
    IWDG_ReloadCounter();
    IWDG_Enable();

    while (1)
    {
        if (GetCmd() == 'r')
        {
            IWDG_ReloadCounter();
            printf("Feed Dog Successn");
        }
    }
}

初始化部分：

delay_init() 初始化延时函数。

UART_Configuration(115200) 以 115200 的波特率配置串口。

RCC_GetClocksFreq(&clocks) 获取系统时钟频率信息。

打印信息：

打印系统时钟频率信息。

提示进行看门狗定时器复位测试，并告知用户输入 r 来喂狗。

看门狗定时器配置：

IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable) 使能对看门狗定时器的写访问。

IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_64) 设置看门狗定时器的预分频器为 64。

IWDG_SetReload(0x7FF) 设置看门狗定时器的重装载值为 0x7FF。

IWDG_ReloadCounter() 重载看门狗定时器计数器。

IWDG_Enable() 使能看门狗定时器。

主循环：

不断调用 GetCmd() 函数获取串口输入。

如果输入为 r，则调用 IWDG_ReloadCounter() 喂狗，并打印 “Feed Dog Success”。

5. UART_Configuration()函数

void UART_Configuration(uint32_t bound)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate            = bound;
    USART_InitStructure.USART_WordLength          = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits            = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity              = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode                = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART_TEST, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART_TEST, ENABLE);
}

使能 USART1 和 GPIOA 的时钟。

配置 GPIOA 的引脚 9 为复用推挽输出，用于 USART1 的发送；引脚 10 为浮空输入，用于 USART1 的接收。

配置 USART1 的波特率、数据位、停止位、奇偶校验等参数。

初始化 USART1 并使能。

6.GetCmd()函数

uint8_t GetCmd(void)
{
    uint8_t tmp = 0;

    if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE))
    {
        tmp = USART_ReceiveData(USART1);
    }
    return tmp;
}

检查 USART1 的接收缓冲区非空标志位 USART_FLAG_RXNE。

如果标志位被置位，说明有数据到达，从 USART1 接收数据并返回。

7. SER_PutChar()函数

int SER_PutChar(int ch)
{
    while (!USART_GetFlagStatus(USART_TEST, USART_FLAG_TC));
    USART_SendData(USART_TEST, (uint8_t)ch);

    return ch;
}

等待 USART1 的发送完成标志位 USART_FLAG_TC 被置位。

发送字符 ch 到 USART1。

8. fputc()函数

int fputc(int c, FILE *f)
{
    /* Place your implementation of fputc here */
    /* e.g. write a character to the USART */
    if (c == 'n')
    {
        SER_PutChar('r');
    }
    return (SER_PutChar(c));
}

重定向标准输出函数 fputc()，使其通过串口发送数据。

如果要发送的字符是换行符 n，则先发送回车符 r。

4.2 下载验证

这段代码实现了一个简单的看门狗定时器复位测试程序，通过串口与用户交互，用户可以输入 r 来喂狗，避免看门狗定时器超时复位。

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