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【STM32】[特殊字符] WWDG（窗口看门狗）学习笔记

news 2025/6/27 10:00:36

🧾 STM32 WWDG（窗口看门狗）学习笔记

🔧 一、基本概念

WWDG（Window Watchdog） 是 STM32 内置的一种硬件看门狗定时器，主要用于系统故障检测与自动复位。

🧠 工作方式：
从设定值递减计数器，必须在指定时间窗口内重装（喂狗），否则复位系统。
✅ 目的：
监控主程序是否卡死、失控或未按时执行关键任务。

🧩 二、关键参数说明

参数	含义	取值范围	备注
Prescaler	预分频器	1, 2, 4, 8	控制计数递减速度，计数时钟 = PCLK1/(4096×Prescaler)
Counter Value	自由递减计数器初始值	64（0x40）~~127（0x7F）	每次喂狗时写入该值
Window Value	喂狗窗口上限	64（0x40）~~127（0x7F）	计数器值必须 ≤ Window 且 ≥ 64 时喂狗
EWI (Early Wakeup Interrupt)	计数器到达 64 触发中断	启用/禁用	可提前执行紧急处理，保存数据等

📐 三、计数时钟计算

计数器递减频率（单位 Hz）：

$f_{\text{WWDG}} = \frac{PCLK1}{4096 \times \text{Prescaler}}$

例如：
PCLK1 = 180 MHz, Prescaler = 8
则：
$\approx \frac{180,000,000}{4096 \times 8} = 5493 \text{ Hz}$
每次递减周期约 $\mu s$

🧮 四、超时时间估算

最大超时时间：

$T_{\text{timeout}} = (Counter - 64) \times \frac{1}{f_{\text{WWDG}}}$

例如，Counter = 127，Prescaler = 8，PCLK1 = 180 MHz
递减步数 = 127 - 64 = 63
超时时间 = $63 \times 182 \mu s \approx 11.5 ms$

⏳ 五、窗口机制说明

只有当计数器值满足：

$\leq \text{Counter} \leq \text{Window}$

才允许喂狗。
过早喂狗（Counter > Window）会触发复位。
过晚喂狗（Counter < 64）会触发复位。

🚨 六、Early Wakeup Interrupt（EWI）

计数器递减到 64（0x40）时触发中断。
该中断只会被硬件清除复位后才有效。
提供“最后抢救”机会，可用来：
- 记录故障信息
- 保存重要数据（Flash、RAM）
- 触发报警指示等
注意： EWI 只有在系统未完全死机且中断响应正常时才会触发。

⚠️ 七、常见问题与误区

问题	原因	建议
看门狗一上电就复位	Counter = Window = 64，窗口过窄	设置更大的 Counter 和 Window，扩展喂狗时间窗口
喂狗失败，程序经常复位	喂狗时机不对（早或晚）	使用定时器或任务同步确保喂狗时间精准，避免“早喂”“晚喂”
程序死机未复位	未启用看门狗	确保正确配置并使能看门狗
没有保存数据	程序完全卡死或未启用 EWI	启用 EWI 中断，在中断内保存关键数据
中断不触发	NVIC 未使能，或 EWI 未设置	确保 NVIC 使能 WWDG_IRQn，且打开 EWI 模式

✅ 八、示例配置代码（PCLK1 = 45 MHz 实际示例）

WWDG_HandleTypeDef hwwdg;void MX_WWDG_Init(void)
{hwwdg.Instance = WWDG;hwwdg.Init.Prescaler = WWDG_PRESCALER_8;   // 预分频8hwwdg.Init.Window = 100;                    // 窗口值100hwwdg.Init.Counter = 127;                   // 初始计数127hwwdg.Init.EWIMode = WWDG_EWI_ENABLE;      // 使能 EWI 中断if (HAL_WWDG_Init(&hwwdg) != HAL_OK){Error_Handler();}// 使能中断优先级及中断HAL_NVIC_SetPriority(WWDG_IRQn, 5, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(WWDG_IRQn);
}

🛠️ 九、中断服务及喂狗示例

void WWDG_IRQHandler(void)
{HAL_WWDG_IRQHandler(&hwwdg);
}void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
{// 翻转 GPIO，比如 PE9（LED）HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE, GPIO_PIN_9);// 喂狗，重装计数器，防止复位HAL_WWDG_Refresh(hwwdg);
}

🔄 十、主循环示例

int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_WWDG_Init();while (1){// 主循环无需主动喂狗，交给 EWI 中断处理}
}

📌 十一、CubeMX 查看 PCLK1 时钟频率

打开 CubeMX 工程，点击顶部的 Clock Configuration 标签。
找到 APB1 clock (PCLK1) 数值（单位 MHz），确认实际频率。
以此频率计算 WWDG 计数时钟，确认超时时间是否合理。

🎯 十二、RTOS 环境下建议

创建专门监控任务，周期检查系统健康。
健康时调用喂狗，异常时停止喂狗以触发复位。
利用 EWI 做故障日志记录。
合理设置 Prescaler、Window、Counter，保证窗口足够宽，避免频繁复位。

⚙️ 十三、计算示例（PCLK1 = 45 MHz）

参数	计算过程	结果
Prescaler	8
计数频率	45,000,000 / (4096 × 8)	1373 Hz
计数周期	1 / 1373	728 μs
递减次数	127 - 64 = 63
最大超时时间	63 × 728 μs	45.86 ms
喂狗安全窗口宽度	(Window - 64) × 728 μs (Window=100)	36 × 728 μs ≈ 26.2 ms