開發(fā)環(huán)境：

MDK：Keil 5.30

開發(fā)板：GD32F207I-EVAL

MCU：GD32F207IK

GD32 有兩個看門狗， 一個是獨(dú)立看門狗，另外一個是窗口看門狗 ，獨(dú)立看門狗號稱寵物狗，窗口看門狗號稱警犬，本章我們主要分析這兩只看門狗的功能框圖和它的應(yīng)用。

1 獨(dú)立看門狗

1.1 獨(dú)立看門狗工作原理

獨(dú)立看門狗用通俗一點(diǎn)的話來解釋就是一個 12 位的遞減計(jì)數(shù)器， 當(dāng)計(jì)數(shù)器的值從某個值一直減到 0 的時候，系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個復(fù)位信號，即 IWDG_RESET 。如果在計(jì)數(shù)沒減到 0 之前，刷新了計(jì)數(shù)器的值的話，那么就不會產(chǎn)生復(fù)位信號，這個動作就是我們經(jīng)常說的__喂狗__。 看門狗功能由 VDD 電壓域供電，在停止模式和待機(jī)模式下仍能工作 。

獨(dú)立看門狗由內(nèi)部專門的 40Khz 低速時鐘驅(qū)動，即使主時鐘發(fā)生故障，它也仍然有效 。這里需要注意獨(dú)立看門狗的時鐘是一個內(nèi)部 RC 時鐘，所以并不是準(zhǔn)確的 40Khz，而是在 30~60Khz 之間的一個可變化的時鐘，只是我們在估算的時候，以 40Khz 的頻率來計(jì)算，看門狗對時間的要求不是很精確，所以，時鐘有些偏差，都是可以接受的。

獨(dú)立看門狗的架構(gòu)是很簡單的，本質(zhì)就是一個遞減計(jì)數(shù)器，和Systick有些類似，只是運(yùn)行在低速時鐘下，另外還有寄存器訪問保護(hù)功能。

【注】看門狗功能處于VDD供電區(qū)，即在深度睡眠和待機(jī)模式時仍能正常工作。

FWDGT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(dú)立工作，并且對時間精度要求較低的場合。WWDGT最適合那些要求看門狗在精確計(jì)時窗口起作用的應(yīng)用程序。

【注】這些時間是按照40kHz時鐘給出。實(shí)際上，MCU內(nèi)部的RC頻率會在30kHz到60kHz之間變化。此外，即使RC振蕩器的頻率是精確的，確切的時序仍然依賴于APB接口時鐘與RC振蕩器時鐘之間的相位差，因此總會有一個完整的RC周期是不確定的。通過對IRC40K進(jìn)行校準(zhǔn)可獲得相對精確的看門狗超時時間。

1.2 獨(dú)立看門狗的寄存器描述

首先是鍵值寄存器FWDGT_CTL，該寄存器的各位描述如下圖所示。

在鍵值寄存器(FWDGT_CTL)中寫入 0xCCCC，開始啟用獨(dú)立看門狗；此時計(jì)數(shù)器開始從其復(fù)位值 0xFFF 遞減計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到末尾 0x000 時，會產(chǎn)生一個復(fù)位信號(FWDGT_RESET)。無論何時，只要鍵寄存器FWDGT_CTL中被寫入 0xAAAA，F(xiàn)WDGT_RLD中的值就會被重新加載到計(jì)數(shù)器中從而避免產(chǎn)生看門狗復(fù)位 。

FWDGT_PSC和FWDGT_RLD寄存器具有寫保護(hù)功能。要修改這兩個寄存器的值，必須先向FWDGT_CTL寄存器中寫入 0x5555。將其他值寫入這個寄存器將會打亂操作順序，寄存器將重新被保護(hù)。重裝載操作(即寫入 0xAAAA)也會啟動寫保護(hù)功能。預(yù)分頻寄存器（FWDGT_PSC）用來設(shè)置看門狗時鐘的分頻系數(shù)。重裝載寄存器用來保存重裝載到計(jì)數(shù)器中的值，該寄存器也是一個 32位寄存器，但是只有低 12 位是有效的。

1.3 獨(dú)立看門狗的具體代碼實(shí)現(xiàn)

獨(dú)立看門狗一般用來檢測和解決由程序引起的故障 ，比如一個程序正常運(yùn)行的時間是50ms，在運(yùn)行完這段程序之后緊接著進(jìn)行喂狗，我們設(shè)置獨(dú)立看門狗的定時溢出時間為60ms，比我們需要監(jiān)控的程序 50ms 多一點(diǎn)，如果超過 60ms 還沒有喂狗，那就說明我們監(jiān)控的程序出故障了，跑飛了，那么就會產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位，讓程序重新運(yùn)行。

獨(dú)立看門的啟動過程可以按如下步驟實(shí)現(xiàn)。

1）取消寄存器寫保護(hù)（向FWDGT_CTL寫入 0X5555）

通過這步，我們?nèi)∠鸉WDGT_PSC和FWDGT_RLD的寫保護(hù)，使后面可以操作這兩個寄存器，設(shè)置FWDGT_PSC和FWDGT_RLD的值。 這在庫函數(shù)中的實(shí)現(xiàn)函數(shù)是：

IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable);

這個函數(shù)非常簡單，顧名思義就是開啟/取消寫保護(hù)，也就是使能/失能寫權(quán)限。這里的IWDG_WriteAccess_Enable的值就是0x5555，而IWDG_WriteAccess_Disable就是0x0000。

2）設(shè)置獨(dú)立看門狗的預(yù)分頻系數(shù)和重裝載值

設(shè)置看門狗的分頻系數(shù)的函數(shù)是：

void IWDG_SetPrescaler(uint8_t IWDG_Prescaler); //設(shè)置 IWDG 預(yù)分頻值

設(shè)置看門狗的重裝載值的函數(shù)是：

void IWDG_SetReload(uint16_t Reload); //設(shè)置 IWDG 重裝載值

設(shè)置好看門狗的分頻系數(shù) prer 和重裝載值就可以知道看門狗的喂狗時間（也就是看門狗溢出時間），該時間的計(jì)算方式為：

Tout=((4×2^prer) ×rlr) /40

其中 Tout 為看門狗溢出時間（單位為 ms）； prer 為看門狗時鐘預(yù)分頻值（FWDGT_PSC值），范圍為 0~7；rlr為看門狗的重裝載值（FWDGT_RLD的值）；

比如我們設(shè)定 prer 值為 4， rlr 值為 625，那么就可以得到 Tout=64×625/40=1000ms，這樣，看門狗的溢出時間就是 1s，只要你在一秒鐘之內(nèi)，有一次寫入 0XAAAA 到FWDGT_CTL，就不會導(dǎo)致看門狗復(fù)位（當(dāng)然寫入多次也是可以的）。這里需要提醒大家的是，看門狗的時鐘不是準(zhǔn)確的 40Khz，所以在喂狗的時候，最好不要太晚了，否則，有可能發(fā)生看門狗復(fù)位。

3) 啟動看門狗(向FWDGT_CTL寫入 0XCCCC)

庫函數(shù)里面啟動獨(dú)立看門狗的函數(shù)是：

IWDG_Enable(); //使能 IWDG

通過這句，來啟動GD32 的看門狗。注意FWDGT在一旦啟用，就不能再被關(guān)閉！想要關(guān)閉，只能重啟，并且重啟之后不能打開FWDGT，否則問題依舊，所以在這里提醒大家，如果不用 FWDGT的話，就不要去打開它，免得麻煩。

4）重載計(jì)數(shù)值喂狗（向FWDGT_CTL寫入 0XAAAA）

庫函數(shù)里面重載計(jì)數(shù)值的函數(shù)是：

IWDG_ReloadCounter(); //按照 IWDG 重裝載寄存器的值重裝載 IWDG 計(jì)數(shù)器

通過這句，將使GD32重新加載FWDGT_RLD的值到看門狗計(jì)數(shù)器里面，即實(shí)現(xiàn)獨(dú)立看門狗的喂狗操作。

因此獨(dú)立看門狗的配置如下：

/**
  * @brief  看門狗初始化
  * @param  None
  * @retval None
  */
void fwdgt_configuration(void)
{
    //使能寄存器 寫功能
    fwdgt_write_enable();
    //設(shè)置預(yù)分頻 40K/64=0.625k 一個周期是 1.6ms
    //設(shè)置初值
    fwdgt_config(800, FWDGT_PSC_DIV64); //800*1.6ms=1.28S
    //喂狗
    fwdgt_counter_reload();
    //使能獨(dú)立看門狗
    fwdgt_enable();
}

主函數(shù)如下：

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    /* systick init*/
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    /*獨(dú)立看門狗初始化*/
    fwdgt_configuration();

    printf("Independent watchdog
");

    while(1)
    {
        //喂狗
        fwdgt_counter_reload();
        printf("
Feed the dog
");
        delay_ms(800);
    }
}

主函數(shù)很簡單，初始化獨(dú)立看門狗后，在主循環(huán)里不斷喂狗即可。

1.4 獨(dú)立看門狗實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象

編譯無誤，打開串口，現(xiàn)象如下：

當(dāng)注釋掉喂狗語句后，板子就會不斷重啟，因?yàn)闆]有喂狗就導(dǎo)致板子不斷復(fù)位。

2 窗口看門狗

2.1 窗口看門狗工作原理

窗口看門狗通常被用來監(jiān)測，由外部干擾或不可預(yù)見的邏輯條件造成的應(yīng)用程序背離正常的運(yùn)行序列而產(chǎn)生的軟件故障 。窗口看門狗跟獨(dú)立看門狗一樣，也是一個遞減計(jì)數(shù)器不斷的往下遞減計(jì)數(shù)，當(dāng)減到一個__固定值 0X40 時還不喂狗的話，產(chǎn)生復(fù)位，這個值叫窗口的下限， 是固定的值，不能改變。這個是跟獨(dú)立看門狗類似的地方，不同的地方是窗口看門狗的計(jì)數(shù)器的值在減到某一個數(shù)之前喂狗的話也會產(chǎn)生復(fù)位，這個值叫窗口的上限，上限值由用戶獨(dú)立設(shè)置。因此__窗口看門狗計(jì)數(shù)器的值必須在上窗口和下窗口之間才可以喂狗 ，除非遞減計(jì)數(shù)器的值在T6位變成0前被刷新，看門狗電路在達(dá)到預(yù)置的時間周期時，會產(chǎn)生一個MCU復(fù)位。在遞減計(jì)數(shù)器達(dá)到窗口寄存器數(shù)值之前，如果7位的遞減計(jì)數(shù)器數(shù)值(在控制寄存器中)被刷新，那么也將產(chǎn)生一個MCU復(fù)位。這表明遞減計(jì)數(shù)器需要在一個有限的時間窗口中被刷新。

窗口看門狗時鐘來自 PCLK1， PCLK1 最大是60M，由 RCC 時鐘控制器開啟。計(jì)數(shù)器時鐘由 CK 計(jì)時器時鐘經(jīng)過預(yù)分頻器分頻得到，分頻系數(shù)由配置寄存器 CFG的位 8:7 PSC[1:0]配置，可以是[0,1,2,3]，其中 CK 計(jì)時器時鐘=PCLK1/4096，除以 4096是手冊規(guī)定的，沒有為什么。所以計(jì)數(shù)器的時鐘 CNT_CK=PCLK1/4096/(2^ PSC)，這就可以算出計(jì)數(shù)器減一個數(shù)的時間 T= 1/CNT_CK = Tpclk1 * 4096 * (2^ PSC)

窗口看門狗的計(jì)數(shù)器是一個遞減計(jì)數(shù)器，共有 7 位，其值存在控制寄存器 CTL的位 6:0，即 CNT[6:0]，當(dāng) 7 個位全部為 1 時是 0X7F，這個是最大值，當(dāng)遞減到 CNT6 位變成 0 時，即從0X40 變?yōu)?0X3F 時候，會產(chǎn)生看門狗復(fù)位。這個值 0X40 是看門狗能夠遞減到的最小值，所以計(jì)數(shù)器的值只能是： 0X40~0X7F 之間 ，實(shí)際上真正用來計(jì)數(shù)的是 CNT[5:0]。當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器遞減到 0X40 的時候，還不會馬上產(chǎn)生復(fù)位，如果使能了提前喚醒中斷：WWDGT_CFG寄存器的EWIE位置 1，則產(chǎn)生提前喚醒中斷，如果真進(jìn)入了這個中斷的話，就說明程序肯定是出問題了，進(jìn)入中斷后就是作重要的一些保護(hù)操作，如保存數(shù)據(jù)等。

我們知道窗口看門狗必須在計(jì)數(shù)器的值在一個范圍內(nèi)才可以喂狗，其中下窗口的值是固定的 0X40，上窗口的值可以改變，具體的由配置寄存器 CFG的位 6:0 WIN[6:0]設(shè)置。其值必須大于 0X40，如果小于或者等于 0X40 就是失去了窗口的價(jià)值，而且也不能大于計(jì)數(shù)器的值，所以必須得小于 0X7F。因此我們設(shè)置的窗口上限值在0X40-0X7F之間。

上窗口時間：T_min = 4096 * (2^ PSC)*(T - W + 1)/60 (us)

下窗口時間：T_max = 4096 * (2^ PSC)*(T - 0x40 + 1)/60 (us)

2.2 窗口看門狗的寄存器描述

首先介紹控制寄存器（WWDGT_CTL），該寄存器的各位描述如圖所示。

可以看出，這里我們的WWDGT_CTL只有低八位有效，CNT[6：0]用來存儲看門狗的計(jì)數(shù)器值，隨時更新的，每個窗口看門狗計(jì)數(shù)周期（4096×2^ PSC）減 1。當(dāng)該計(jì)數(shù)器的值從 0X40 變?yōu)?0X3F 的時候，將產(chǎn)生看門狗復(fù)位。WDGTEN位則是看門狗的激活位，該位由軟件置 1，以啟動看門狗，并且一定要注意的是該位一旦設(shè)置，就只能在硬件復(fù)位后才能清零了。

窗口看門狗的第二個寄存器是配置寄存器（WWDGT_CFG），該寄存器的各位及其描述如圖所示。

該寄存器中的 EWIE是提前喚醒中斷，也就是在快要產(chǎn)生復(fù)位的前一段時間（CNT[6:0]=0X40） 來提醒我們，需要進(jìn)行喂狗了，否則將復(fù)位！因此，我們一般用該位來設(shè)置中斷，當(dāng)窗口看門狗的計(jì)數(shù)器值減到 0X40 的時候，如果該位設(shè)置，并開啟了中斷，則會產(chǎn)生中斷，我們可以在中斷里面向WWDGT_CTL重新寫入計(jì)數(shù)器的值，來達(dá)到喂狗的目的。注意這里在進(jìn)入中斷后， 必須在不大于 1 個窗口看門狗計(jì)數(shù)周期的時間（在 PCLK1 頻率為 60M 且PSC為 0 的條件下，該時間為68.2us）內(nèi)重新寫WWDGT_CTL，否則，看門狗將產(chǎn)生復(fù)位！

最后我們要介紹的是狀態(tài)寄存器（WWDGT_STAT，該寄存器用來記錄當(dāng)前是否有提前喚醒的標(biāo)志。該寄存器僅有位 0 有效，其他都是保留位。當(dāng)計(jì)數(shù)器值達(dá)到 40h 時，此位由硬件置 1。它必須通過軟件寫 0 來清除。對此位寫 1 無效。 即使中斷未被使能， 在計(jì)數(shù)器的值達(dá)到0X40的時候，此位也會被置1。

2.3 窗口看門狗具體代碼實(shí)現(xiàn)

啟用GD32 的窗口看門狗如下步驟。

1）使能 WWDGT時鐘

WWDGT不同于 FWDGT， FWDGT有自己獨(dú)立的 40Khz 時鐘，不存在使能問題。而 WWDGT使用的是 PCLK1 的時鐘，需要先使能時鐘。 方法是：

rcu_periph_clock_enable(RCU_WWDGT); // WWDGT時鐘使能

2）設(shè)置初始值、窗口值和分頻數(shù)

設(shè)置窗口值的函數(shù)是：

void wwdgt_config(uint16_t counter, uint16_t window, uint32_t prescaler)

3）開啟 WWDGT中斷并分組

開啟WWDGT中斷的函數(shù)為：

nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);
nvic_irq_enable(WWDGT_IRQn, 2U, 0U);
wwdgt_interrupt_enable (); //開啟窗口看門狗中斷

4）使能看門狗

這一步在庫函數(shù)里面是通過一個函數(shù)實(shí)現(xiàn)的：

void wwdgt_enable(void)；

該函數(shù)使能窗口看門狗。

5）編寫中斷服務(wù)函數(shù)

在最后，還是要編寫窗口看門狗的中斷服務(wù)函數(shù)，通過該函數(shù)來喂狗，喂狗要快，否則當(dāng)窗口看門狗計(jì)數(shù)器值減到 0X3F 的時候，就會引起軟復(fù)位了。在中斷服務(wù)函數(shù)里面也要將狀態(tài)寄存器的 EWIF 位清空。

/**
  * @brief  This function handles WWDG Handler.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void WWDGT_IRQHandler (void)
{
   wwdgt_counter_update(0x7F);
   wwdgt_flag_clear();
   printf("WWDG");
}

【小貼士】當(dāng)然啦，最好不要在中斷服務(wù)程序中喂狗，標(biāo)準(zhǔn)的寫法是在中斷服務(wù)程序中做重要的操作，也就是復(fù)位前的操作，喂狗在主函數(shù)中進(jìn)行。

窗口配置如下：

/**
  * @brief  看門狗初始化
  * @param  None
  * @retval None
  */
void wwdog_configuration(void)
{
    //窗口看門狗時鐘
    rcu_periph_clock_enable(RCU_WWDGT);

    //設(shè)置WWDG預(yù)分頻數(shù)值,則WWDG時鐘頻率=(PCK1(60M)/4096)/8
    //窗口上邊界數(shù)值
    wwdgt_config(0x7F, 0x5F, WWDGT_CFG_PSC_DIV8);

    //使能窗口看門狗
    wwdgt_enable();

    //清除提前喚醒中斷標(biāo)志
    wwdgt_flag_clear();

    //開啟窗口看門狗中斷
    wwdgt_interrupt_enable();

    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);
    nvic_irq_enable(WWDGT_IRQn, 2U, 0U);
}

主函數(shù)如下：

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    /* systick init*/
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    /*窗口看門狗初始化*/
    wwdog_configuration();

    printf("Window watchdog");

    while(1)
    {
        printf("https://www.bruceou.cn/");
        delay_ms(800);
    }
}

4 窗口看門狗實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象

編譯無誤，打開串口，現(xiàn)象如下：