iwdg看门狗实验_复位arm []

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|  V1.0  |  2020-07-04  |  gingko  |  初次建立  | 

===== 实验六：IWDG看门狗实验——复位ARM =====

==== 一、 实验目的与意义 ====
  - 了解STM32 IWDG结构。
  - 了解STM32 IWDG 特征。
  - 掌握IWDG的使用方法。
  - 掌握STM32 HAL库中IWDG属性的配置方法。
  - 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。
==== 二、 实验设备及平台 ====
  - iCore4 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.15.5923532fsFrHiE&id=551864196684|点击购买]]。
  - JLINK（或相同功能）仿真器[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]。
  - Micro USB线缆。
  - Keil MDK 开发平台。
  - STM32CubeMX开发平台。
  - 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
==== 三、 实验原理 ====
=== 1、看门狗简介 ===
  * 在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界磁场的干扰，造成各种寄存器和内存的数据混乱，会导致程序指针错误，不在程序区，取出错误的程序指令等，都会陷入死循环。程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续正常工作，会造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果。看门狗就是定期的查看芯片内部的情况，一旦发生错误就向芯片发出重启的电路。看门狗命令在程序的中断中拥有最高的优先级。
=== 2、独立看门狗（IWDG） ===
  * 此器件具有两个嵌入式看门狗外设，具有安全性高、定时准确及使用灵活的优点。两个看门狗外设（独立和窗口）均可用于检测并解决由软件错误导致的故障；当计数器达到给定的超时值时，触发一个中断（仅适用于窗口型看门狗）或产生系统复位。
  * 独立看门狗（IWDG）由其专用低速时钟（LSI）驱动，因此即便在主时钟发生故障时仍然保持工作状态。窗口看门狗（WWDG）时钟由APB1时钟经预分频后提供，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的操作。IWDG最适合应用于那些需要看门狗作为一个在主程序之外，能够安全独立工作，并且对时间精度要求较低的场合。WWDG最适合那些要求看门狗在精度计时窗口起作用的应用程序。
=== 3、IWDG主要特性 ===
  * (1) 自由运行递减计数器。
  * (2) 时钟由独立RC振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）。
  * (3) 复位条件：
    * 当递减计数器值达到0x000时产生复位（如果看门狗已激活）。
    * 在窗口之外重载递减计数器时复位（如果看门狗已激活）。
{{ :icore4:icore4_arm_hal_6_1.png?direct |}} 
  * 看门狗功能由 VCORE 电压域供电，在停止模式和待机模式下仍能工作。
  * 通过向键寄存器 (IWDG_KR)中写入值 0x0000 CCCC 来启动独立看门狗时，计数器开始从复位值 0xFFF 递减计数。当计数器计数到终值(0x000)时会产生一个复位信号（IWDG复位）。
  * 任何时候将键值 0x0000 AAAA写到IWDG_KR寄存器中， IWDG_RLR的值就会被重载到计数器，从而避免产生看门狗复位。
{{ :icore4:icore4_arm_hal_6_1.png?direct |}} 
=== 4、IWDG寄存器 ===

== （1）键寄存器（IWDG_KR） ==

  * 该寄存器的各位描述如图：
{{ :icore4:icore4_arm_hal_6_1.png?direct |}} 
  * 在键寄存器(IWDG_KR)中写入0xCCCC，开始启用独立看门狗；此时计数器开始从其复位值0xFFF递减计数。当计数器计数到末尾0x000时，会产生一个复位信号(IWDG_RESET)。无论何时，只要键寄存器IWDG_KR中被写入0xAAAA，IWDG_RLR中的值就会被重新加载到计数器中从而避免产生看门狗复位。
  * IWDG_PR和IWDG_RLR寄存器具有写保护功能。要修改这两个寄存器的值，必须先向IWDG_KR寄存器中写入0x5555。将其他值写入这个寄存器将会打乱操作顺序，寄存器将重新被保护。重装载操作(即写入0xAAAA)也会启动写保护功能。
== （2）预分频寄存器（IWDG_PR） ==

  * 该寄存器用来设置看门狗时钟的分频系数，最低为4，最高位256，该寄存器是一个32位的寄存器，但是我们只用了最低3位，其他都是保留位。预分频寄存器各位定义如图所示：
{{ :icore4:icore4_arm_hal_6_1.png?direct |}} 
== （3）重装载寄存器（IWDG_RLR） ==

  * 该寄存器用来保存重装载到计数器中的值。该寄存器也是一个32位寄存器，但是只有低12位是有效的，该寄存器的各位描述如图所示：
{{ :icore4:icore4_arm_hal_6_1.png?direct |}} 
  * 只要对以上三个寄存器进行相应的设置，我们就可以启动 STM32F7 的独立看门狗。
  * 这里我们还要特别说明一下，STM32F7的独立看门狗还可以当做窗口看门狗使用，这是通过配置窗口寄存器IWDG_WINR来实现的。当我们没有设置IWDG_WINR寄存器的时候，独立看门狗就是我们前面讲解的工作过程，窗口计数器从其复位值0xFFF递减计数，当计数器计数到末尾0x000时，会产生一个复位信号(IWDG_RESET)，只要键寄存器IWDG_KR中被写入0xAAAA，IWDG_RLR中的值就会被重新加载到计数器中从而避免产生看门狗复位。如果我们设置了IWDG_WINR寄存器的值（不等于0xFFF），那么当计数器值大于窗口值（IWDG_WINR）的值的时候如果执行重装操作，则会产生复位。所以我们必须在计数器的值在IWDG_WINR和0之间的时候执行重载，也就形成了一个窗口的概念。本实验我们将不设置IWDG_WINR寄存器的值，也就是不开启窗口功能。
  * STM32内部包含独立看门狗，通过看门狗可以监控程序运行，程序运行错误时，未在规定时间喂狗，自动复位ARM。本实验通过按键按下，停止喂狗，制造程序运行错误，从而产生复位。
==== 四、 实验程序 ====

=== 1、主函数 ===

<code c>
int main(void)
{
  /* MCU 配置*/
  /* 重置所有外围设备，初始化Flash接口和Systick */
  HAL_Init();
  /* 配置系统时钟 */
  SystemClock_Config();
  /* 初始化所有已配置的外围设备 */
  MX_GPIO_Init();
  MX_IWDG_Init();
  /* 无限循环 */
  while (1)
  {
        while(ARM_KEY_STATE == KEY_DOWN); //如果按键按下则进入循环，不再喂狗
        HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg); //喂狗
        LED_RED_ON;
        LED_GREEN_OFF;
        LED_BLUE_OFF;
        HAL_Delay(500);
        LED_RED_OFF;
        LED_GREEN_ON;
        LED_BLUE_OFF;
        HAL_Delay(500);
        LED_RED_OFF;
        LED_GREEN_OFF;
        LED_BLUE_ON;
        HAL_Delay(500);
  }
}

</code> 
=== 2、独立看门狗初始化函数 ===

<code c>
void MX_IWDG_Init(void)
{
  hiwdg.Instance = IWDG;
  hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64; //选择IWDG的预分频器。
  hiwdg.Init.Window = 0xfff; //要与递减计数器比较的窗口值。

  hiwdg.Init.Reload = 1000; //指定IWDG减计数器重新加载值。
  if (HAL_IWDG_Init(&hiwdg) != HAL_OK)
  {
    _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
  }

</code> 
=== 3、喂狗函数 ===

<code c>
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg)
{
  /* 使用重载寄存器中定义的值重载IWDG计数器*/
  __HAL_IWDG_RELOAD_COUNTER(hiwdg);
  /* 返回函数状态 */
  return HAL_OK;
}

</code> 
  * 该函数的作用是把值0xAAAA写入到IWDG_KR寄存器，从而触发计数器重载， 即实现独立看门狗的喂狗操作。
==== 五、 实验步骤 ====

  - 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
  - 把iCore4通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4供电；
  - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
  - 烧写程序到iCore4上；
  - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、 实验现象 ====

  * iCore4双核心板三色LED交替闪烁，当按键按下超过2s，看门狗复位ARM。
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