STM32 看门狗定时器：原理、配置与应用详解

# 1. STM32 看门狗定时器概述**

看门狗定时器（WDT）是一种硬件外设，用于监控微控制器的正常运行。它是一个独立的定时器，在系统复位后自动启动。如果系统在指定的时间内没有向 WDT 发送复位信号，则 WDT 会触发系统复位。

WDT 在确保系统稳定性方面发挥着至关重要的作用。它可以检测系统故障，例如软件死锁或硬件故障，并自动复位系统，防止系统崩溃。此外，WDT 还可用于实现系统健康监测，通过定期复位系统来防止系统长时间处于非活动状态。

# 2. 看门狗定时器的原理和配置

### 2.1 看门狗定时器的基本原理

看门狗定时器（WDT）是一种硬件定时器，用于监控系统的运行状态。其基本原理是：当系统正常运行时，软件需要定期向 WDT 重置（喂狗），以防止 WDT 溢出。如果软件在指定的时间内没有重置 WDT，则 WDT 将溢出并触发复位或中断。

### 2.2 看门狗定时器的配置选项

STM32 的 WDT 提供了丰富的配置选项，以满足不同的应用需求。

#### 2.2.1 看门狗定时器的窗口配置

窗口配置允许在 WDT 溢出之前设置一个时间窗口。当 WDT 计数器值进入该窗口时，软件必须重置 WDT。窗口配置可以防止意外复位，例如由于中断延迟或其他异常情况。

#### 2.2.2 看门狗定时器的溢出配置

溢出配置设置 WDT 溢出后触发的动作。STM32 的 WDT 支持以下溢出动作：

- 复位：触发系统复位
- 中断：触发中断请求
- 无动作：不触发任何动作

#### 2.2.3 看门狗定时器的中断配置

中断配置允许在 WDT 溢出前设置一个中断请求。当 WDT 计数器值进入中断窗口时，将触发中断请求。中断配置可以用于在系统复位之前执行必要的操作，例如记录错误信息或尝试恢复系统。

### 代码示例：配置看门狗定时器

/* 设置 WDT 为窗口模式，窗口宽度为 80ms */
RCC->CSR |= RCC_CSR_WWDG_SW;
WWDG->CFR |= WWDG_CFR_WDGTB_0 | WWDG_CFR_WDGTB_1 | WWDG_CFR_WDGTB_2;

/* 设置 WDT 溢出时间为 1s */
WWDG->CFR |= WWDG_CFR_W;

/* 使能 WDT */
WWDG->CR |= WWDG_CR_WDGA;

**代码逻辑分析：**

- `RCC->CSR |= RCC_CSR_WWDG_SW`：将 WDT 设置为窗口模式。
- `WWDG->CFR |= WWDG_CFR_WDGTB_0 | WWDG_CFR_WDGTB_1 | WWDG_CFR_WDGTB_2`：设置窗口宽度为 80ms。
- `WWDG->CFR |= WWDG_CFR_W`：设置溢出时间为 1s。
- `WWDG->CR |= WWDG_CR_WDGA`：使能 WDT。

### 表格：WDT 配置选项摘要

| 配置选项 | 描述 |
|---|---|
| 窗口模式 | 设置 WDT 溢出前的时间窗口 |
| 溢出动作 | 设置 WDT 溢出后的动作 |
| 中断窗口 | 设置 WDT 溢出前触发中断的时间窗口 |
| 超时时间 | 设置 WDT 溢出所需的时间 |

### Mermaid 流程图：WDT 工作流程

sequenceDiagram
participant WDT
participant Software

WDT->Software: Reset
Software->WDT: Reset
loop WDT is running
    WDT->Software: Reset
    Software->WDT: Reset
end
WDT->Software: Overflow
Software->WDT: Reset (optional)
alt Overflow action
    WDT->System: Reset
    WDT->System: Interrupt
end

**流程图说明：**

该流程图展示了 WDT 的工作流程。当 WDT 运行时，软件需要定期重置 WDT。如果软件在指定的时间内没有重置 WDT，则 WDT 将溢出。溢出后，WDT 可以触发系统复位或中断，具体取决于配置的溢出动作。

# 3. 看门狗定时器的实践应用**

**3.1 看门狗定时器在系统复位的应用**

看门狗定时器在系统复位中的应用是最常见的。当系统发生异常或程序死锁时，看门狗定时器可以触发系统复位，从而恢复系统的正常运行。

**3.1.1 看门狗定时器复位原理**

看门狗定时器复位的原理是：

1. 初始化看门狗定时器，设置窗口值和溢出值。
2. 在程序正常运行期间，定期给看门狗定时器喂狗（复位计数器）。
3. 如果程序异常或死锁，看门狗定时器不会被喂狗，计数器会溢出。
4. 当计数器溢出时，看门狗定时器会触发系统复位。

**3.1.2 看门狗定时器复位配置**

在使用看门狗定时器进行系统复位时，需要配置以下参数：

* **窗口值：**窗口值定义了喂狗的有效时间范围。当计数器值低于窗口值时，喂狗有效。
* **溢出值：**溢出值定义了看门狗定时器的复位时间。当计数器值达到溢出值时，看门狗定时器触发复位。
* **复位模式：**复位模式定义了看门狗定时器复位时的行为。有两种复位模式：软件复位和硬件复位。

**3.1.3 看门狗定时器复位示例**

以下是一个 STM32 看门狗定时器复位的示例代码：

#include "stm32f1xx_hal.h"

void main()
{
    // 初始化看门狗定时器
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_WWDGEN;
    IWDG->KR = 0x5555;
    IWDG->PR = 0x06;  // 设置窗口值
    IWDG->RLR = 0xFFF;  // 设置溢出值
    IWDG->KR = 0xAAAA;
    IWDG->CR |= IWDG_CR_IWDGEN;  // 使能看门狗定时器

    // 程序正常运行期间，定期喂狗
    while (1)
    {
        IWDG->KR = 0xA