单片机C语言看门狗详解：10个深入理解看门狗的原理与应用的实战案例

# 1. 看门狗概述**

看门狗是一种电子设备，用于监控系统是否正常运行。当系统出现异常或死循环时，看门狗会触发复位操作，将系统恢复到已知状态。看门狗广泛应用于嵌入式系统、工业控制和医疗设备等领域，确保系统稳定性和可靠性。

# 2. 看门狗原理与实现

**2.1 看门狗的工作原理**

看门狗是一种硬件或软件机制，用于检测系统是否正常运行。其工作原理是：

1. **喂狗：**系统在正常运行时，需要定期向看门狗发送一个“喂狗”信号。
2. **计数：**看门狗内部有一个计数器，在收到“喂狗”信号后会重新计数。
3. **超时：**如果在规定的时间内没有收到“喂狗”信号，计数器将达到超时值，触发看门狗复位。

**2.2 看门狗的硬件实现**

硬件看门狗通常集成在单片机或微控制器中，具有以下特点：

- **独立时钟：**看门狗拥有独立的时钟源，不受系统时钟影响。
- **可编程超时：**用户可以设置看门狗的超时时间。
- **多种复位模式：**看门狗可以触发不同的复位模式，如系统复位、外设复位等。

**2.3 看门狗的软件实现**

软件看门狗通过软件代码实现，其原理与硬件看门狗类似：

- **计数器：**使用一个软件计数器来记录系统运行时间。
- **喂狗：**在系统正常运行时，定期更新计数器。
- **超时：**如果计数器达到超时值，触发软件复位。

**代码示例：**

// 软件看门狗实现
volatile uint32_t watchdog_counter = 0;

void watchdog_init(uint32_t timeout_ms) {
    // 设置超时时间
    watchdog_counter = timeout_ms;
}

void watchdog_feed() {
    // 喂狗
    watchdog_counter = timeout_ms;
}

void watchdog_check() {
    // 检查是否超时
    if (watchdog_counter == 0) {
        // 触发软件复位
        NVIC_SystemReset();
    }
}

**逻辑分析：**

- `watchdog_init()`函数初始化看门狗，设置超时时间。
- `watchdog_feed()`函数喂狗，更新计数器。
- `watchdog_check()`函数检查是否超时，如果超时则触发软件复位。

# 3.1 看门狗在系统复位中的应用

**应用场景**

看门狗在系统复位中的应用主要体现在以下场景：

- **系统异常复位：**当系统出现异常情况时，如程序死循环、硬件故障等，看门狗可以触发系统复位，将系统恢复到正常状态。
- **定时复位：**看门狗可以定期触发系统复位，以防止系统长时间运行后出现不可预知的错误或故障。

**实现原理**

看门狗在系统复位中的实现原理如下：

1. 初始化看门狗，设置看门狗的超时时间。
2. 在程序的正常运行过程中，定期向看门狗发送喂狗信号，以重置看门狗的超时计时器。
3. 如果在超时时间内没有发送喂狗信号，看门狗将触发系统复位。

**代码示例**

// 初始化看门狗
void watchdog_init(uint32_t timeout) {
    // 设置看门狗超时时间
    IWDG->KR = 0x5555;
    IWDG->PR = tim