在嵌入式系统中，看门狗（Watchdog Timer, WDG） 是保障系统可靠性的“安全卫士”。当程序因干扰跑飞、死循环或硬件异常导致“卡死”时，看门狗能自动复位芯片，让系统恢复到正常状态。STM32F103C8T6（“小蓝板”）内置了两种看门狗：独立看门狗（IWDG） 和 窗口看门狗（WWDG），分别适用于不同场景。
一、看门狗的作用与分类
- 为什么需要看门狗？
嵌入式系统运行时可能遇到以下异常：
• 软件跑飞：代码逻辑错误导致程序跳转到非法地址（如数组越界、未初始化的函数指针调用）。
• 死循环：任务卡在某个循环中无法退出（如等待一个永远不触发的事件）。
• 硬件干扰：电磁干扰（EMI）或电源波动导致程序计数器（PC）异常。
看门狗通过定时计数机制监控程序运行状态：若在设定时间内未收到“喂狗信号”（即重置看门狗计数器），则认为系统异常，自动触发复位（Reset），强制重启芯片。
- STM32F103C8T6的两种看门狗
看门狗类型 名称 时钟源 特点 典型应用场景
独立看门狗（IWDG） Independent Watchdog 内部低速时钟（LSI，约40kHz） 不受主程序控制，完全独立运行；超时时间可配置（最大约26秒）；复位整个芯片 防止系统整体崩溃（如主循环死循环）
窗口看门狗（WWDG） Window Watchdog APB1时钟（通常72MHz） 计数器有“窗口限制”（只能在特定时间窗口内喂狗）；超时可配置（最大约86ms）；复位整个芯片 监控关键任务执行时序（如中断服务函数必须按时完成）
关键区别：
IWDG是“傻瓜式”保护，只要超时未喂狗就复位；WWDG是“智能式”保护，必须在规定时间窗口内喂狗，否则复位。
IWDG的时钟（LSI）不稳定（误差±10%），适合对时间精度要求不高的场景；WWDG的时钟（APB1）稳定，适合精确时序监控。
二、独立看门狗（IWDG）实战：防止主循环卡死
- IWDG核心原理
• 时钟源：内部低速时钟（LSI），频率约40kHz（实际范围30~60kHz，受温度/电压影响，标准库中通常按40kHz计算）。
• 计数器：12位递减计数器（值范围0xFFF~0x000），当计数器减到0时触发复位。
• 预分频器（Prescaler）：将LSI时钟分频，降低计数频率（可选4/8/16/64/128/256分频）。
• 喂狗操作：通过写入密钥0xAAAA（重载计数器值）和0xCCCC（启动IWDG）控制，实际标准库封装了简化接口。
超时时间公式：
超时时间 = (4 × 2^PR × RL) / LSI频率
其中：PR为预分频系数（4/8/16/64/128/256），RL为重装载值（0xFFF~0x000），LSI≈40kHz。
例如：PR=64（分频后频率=40kHz/64≈625Hz），RL=0xFFF（4095），则超时时间≈(4×2^6×4095)/40000 ≈ (4×64×4095)/40000 ≈ 26.2秒（最大值）。
- 标准库配置步骤与代码
（1）初始化IWDG（设置预分频和重装载值）
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_iwdg.h"
// 初始化独立看门狗：预分频64，重装载值4095（约1秒超时）
void IWDG_Init(void) {
// 启动独立看门狗（内部LSI时钟自动开启，无需手动配置）
IWDG_WriteAccessCmd(IWDG_WriteAccess_Enable); // 允许写入IWDG寄存器（密钥操作）
IWDG_SetPrescaler(IWDG_Prescaler_64); // 预分频64（40kHz/64≈625Hz）
IWDG_SetReload(4095); // 重装载值=4095（计数器从4095递减到0）
IWDG_ReloadCounter(); // 立即重载计数器（避免初始化后立刻复位）
IWDG_Enable(); // 启动IWDG
}
（2）喂狗操作（在主循环中定期调用）
// 喂狗函数（重载计数器值，复位倒计时）
void IWDG_Feed(void) {
IWDG_ReloadCounter(); // 写入0xAAAA等效操作（标准库封装为直接重载）
}
（3）主函数示例（模拟正常任务+喂狗）
int main(void) {
IWDG_Init(); // 初始化IWDG（约1秒超时）
while (1) {
// 模拟正常任务（例如读取传感器、控制外设）
printf("系统正常运行...\r\n"); // 需确保串口已初始化（仅示例）
// 关键：必须在超时时间内喂狗（例如每500ms喂一次，远小于1秒超时）
IWDG_Feed();
delay_ms(500); // 假设任务周期500ms（自定义延时函数）
}
}
注意事项：
若主循环因死循环卡住，超过1秒未调用IWDG_Feed()，IWDG计数器减到0，芯片自动复位。
实际项目中需根据任务最坏执行时间（WCET）设置合理的超时时间（例如任务最慢100ms完成一次循环，则超时时间设为200ms）。
三、窗口看门狗（WWDG）实战：监控关键任务时序
- WWDG核心原理
• 时钟源：APB1时钟（通常72MHz），计数器递减频率稳定（误差极小）。
• 计数器：7位递减计数器（值范围0x40~0x7F，初始值由用户配置）。
• 窗口限制：计数器必须在窗口上限（W[6:0]）和窗口下限（0x40）之间喂狗。
• 若在窗口上限之前喂狗（过早），触发复位（防止任务提前完成）。
• 若在窗口下限之后喂狗（过晚，计数器减到0x3F时），触发复位（防止任务超时）。
• 预分频器：可选1/2/4/8分频（进一步调整计数频率）。
超时时间公式：
最大超时时间（窗口下限喂狗） = (4096 × 4^WDGTB × (0x7F - 0x40)) / APB1频率
其中：WDGTB为预分频系数（0=1分频，1=2分频，2=4分频，3=8分频），APB1通常为72MHz。
例如：WDGTB=0（1分频），预装载值=0x7F（127），则计数器从127递减到0x40（64）为合法窗口，超时时间≈(4096×1×(127-64))/72000000 ≈ 0.00035秒（约0.35ms，实际需结合预装载值调整）。
更直观的配置：通常设置预装载值=0x7F（最大），窗口值=0x60（例如），则合法喂狗时间为计数器值在0x60~0x7F之间（约几十毫秒）。
- 标准库配置步骤与代码
（1）初始化WWDG（设置预分频、窗口值、计数器初始值）
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_wwdg.h"
// 初始化窗口看门狗：预分频8，窗口值0x60，计数器初始值0x7F（约78ms超时窗口）
void WWDG_Init(void) {
// 启动窗口看门狗（APB1时钟自动使用，无需手动配置）
WWDG_SetPrescaler(WWDG_Prescaler_8); // 预分频8（72MHz/8=9MHz，计数频率=9MHz/4096≈2.19kHz）
WWDG_SetWindowValue(0x60); // 窗口上限值=0x60（计数器必须>0x60才能喂狗）
WWDG_Enable(0x7F); // 初始计数器值=0x7F（启动WWDG），同时使能
}
// 喂狗函数（必须在窗口内调用！）
void WWDG_Feed(void) {
WWDG_SetCounter(0x7F); // 重载计数器为0x7F（必须在窗口内操作）
}
（2）主函数示例（模拟关键任务+合法喂狗）
int main(void) {
WWDG_Init(); // 初始化WWDG（窗口值0x60，计数器0x7F）
while (1) {
// 模拟关键任务（例如中断服务函数或定时任务）
printf("执行关键任务...\r\n"); // 需确保任务在窗口期内完成
// 关键：必须在计数器值>0x60时喂狗（例如每50ms喂一次，假设窗口允许）
WWDG_Feed();
delay_ms(50); // 假设任务周期50ms（需小于窗口时间）
}
}
注意事项：
喂狗时机必须严格控制在窗口内！若在计数器值≤0x60时喂狗（过早），或计数器值减到0x3F后喂狗（过晚），都会触发复位。
实际项目中需通过实验确定窗口值和喂狗周期（例如用逻辑分析仪监测WWDG计数器值）。
四、IWDG与WWDG的选择与对比
特性 独立看门狗（IWDG） 窗口看门狗（WWDG）
时钟源 内部低速时钟（LSI，约40kHz，不稳定） APB1时钟（通常72MHz，稳定）
超时时间范围 几毫秒~约26秒（灵活） 几十毫秒~约86ms（较精确）
喂狗限制 无窗口限制（任何时间喂狗均可） 必须在特定时间窗口内喂狗（过早/过晚均复位）
适用场景 防止主循环整体卡死（如死循环、任务调度失败） 监控关键任务的执行时序（如中断服务函数必须在规定时间内完成）
复位影响 复位整个芯片 复位整个芯片
选择建议：
如果只需要防止系统整体崩溃（如主循环死循环），用IWDG（配置简单，不依赖外部时钟）。
如果需要确保某个关键任务（如传感器数据采集、电机控制中断）按时执行，用WWDG（精确控制时序）。
五、常见问题与调试技巧
- IWDG不复位？
• 检查LSI是否启用：IWDG依赖LSI时钟（标准库中IWDG_WriteAccessCmd会自动开启LSI，无需手动配置）。
• 确认喂狗周期：若喂狗过于频繁（如每10ms喂一次），超时时间需设置更短（减小RL值或增大PR分频）。
• 调试时禁用IWDG：开发阶段可通过注释IWDG_Enable()暂时关闭看门狗，避免频繁复位影响调试。
- WWDG误复位？
• 检查喂狗时机：确保在计数器值>窗口值（如0x60）时喂狗（可通过逻辑分析仪监测WWDG计数器）。
• 调整窗口值：若任务执行时间不稳定，适当增大窗口值（如从0x60改为0x70），延长合法喂狗时间窗口。
- 调试工具推荐
• 逻辑分析仪：监测IWDG/WWDG的计数器值或复位信号（如使用Saleae、DSView）。
• 串口打印：在喂狗函数中添加打印（需确保串口初始化不被看门狗影响）。
六、总结
STM32F103C8T6的两种看门狗（IWDG和WWDG）是保障系统可靠性的关键外设：
• 独立看门狗（IWDG）：简单可靠，适合防止系统整体崩溃（如主循环死循环），配置灵活但时钟不稳定。
• 窗口看门狗（WWDG）：精确控制时序，适合监控关键任务的执行窗口（如中断服务函数超时），依赖APB1时钟但限制严格。
实践建议：
- 在正式项目中，至少启用一种看门狗（推荐IWDG作为基础保护）。
- 通过实际测试调整超时时间或窗口值，确保既不会误复位，也不会因超时过长导致系统长时间卡死。
- 结合日志或指示灯（如复位后LED闪烁特定次数），快速定位复位原因。