STM32学习-WWDG

一、WWDG 简介

WWDG 的全称是Window Watchdog，即窗口看门狗。

从本质上看，WWDG 是一个能够产生系统复位信号和提前唤醒中断的递减计数器。它和普通“超时才复位”的看门狗不同，WWDG 对喂狗时间有更严格的要求：不能太晚，也不能太早，必须在规定的窗口期内喂狗。

1. WWDG 的核心特性

WWDG 具有以下特点：

其中，计数器从0x40减到0x3F时复位，也可以理解为计数器的T6位从 1 跳变到 0 时触发复位。

2. 什么是窗口期

WWDG 的喂狗不是任何时候都可以执行，而是必须落在窗口期内。

根据资料内容，窗口期满足：

W[6:0] >= 窗口期 > 0x3F

更直观地理解：

计数器值 > 窗口值 W -> 喂狗太早，系统复位 0x40 <= 计数器值 <= W -> 窗口期内，可以喂狗 计数器值 < 0x40 -> 喂狗太晚，系统已经复位

因此，WWDG 不仅可以检测程序是否“卡死”，还可以检测程序运行节奏是否异常。

3. WWDG 的作用

WWDG 主要用于监测单片机程序运行时效是否精准，重点检测软件异常。

典型异常包括：

• 程序运行过慢，导致没有及时喂狗。

• 程序运行过快，导致过早喂狗。

• 程序流程错乱，喂狗位置被异常提前或延后执行。

• 任务调度异常，导致关键任务周期不稳定。

WWDG 适用于需要精准检测程序运行时间的场合。相比只要求“别超时”的独立看门狗，窗口看门狗更强调“必须在正确时间范围内运行”。

二、WWDG 工作原理

WWDG 的工作过程可以概括为：

1. 配置 WWDG 计数器初值、窗口值和预分频系数。

2. 启动 WWDG 后，计数器开始递减。

3. 当计数器值大于窗口值时，不能喂狗，否则复位。

4. 当计数器值进入窗口期后，程序应及时喂狗。

5. 如果计数器从0x40递减到0x3F，系统复位。

6. 如果使能提前唤醒中断，当计数器等于0x40时可以进入 EWI 中断。

可以用下面的逻辑表示：

计数器从初值开始递减 | | 计数器值 > W | 过早喂狗会复位 v 进入窗口期：W >= 计数器值 > 0x3F | | 在窗口期内喂狗 | 计数器重新装载 v 如果没有及时喂狗 | v 计数器从 0x40 减到 0x3F，系统复位

WWDG 的核心不是“定时喂狗”这么简单，而是要根据窗口上限和超时下限设计合理的喂狗时机。

三、WWDG 框图理解

WWDG 的基本结构可以简化理解为：

PCLK1 -> 4096 分频 -> WWDG 预分频器 -> 递减计数器 -> 复位/提前唤醒中断 ^ | 窗口比较逻辑

关键模块说明：

WWDG 的计数器范围与普通递减计数器不同，需要特别关注0x40和0x3F这两个边界。

四、WWDG 寄存器

WWDG 常见寄存器包括控制寄存器、配置寄存器和状态寄存器。

1. 控制寄存器 WWDG_CR

WWDG_CR用于使能窗口看门狗，并设置重装载计数器值，也就是完成喂狗。

常见关注点：

使用 WWDG 时，T[6]必须保持为 1。因为当计数器从0x40减到0x3F时，T6位变为 0，系统会产生复位。

2. 配置寄存器 WWDG_CFR

WWDG_CFR用于配置窗口看门狗的工作参数。

窗口值W[6:0]决定了“最早允许喂狗”的位置。如果计数器值仍然大于窗口值就喂狗，系统会立即复位。

3. 状态寄存器 WWDG_SR

WWDG_SR用于判断是否发生了 WWDG 提前唤醒中断。

当使能 EWI 后，计数器递减到0x40时可以触发提前唤醒中断。用户可以在中断回调函数中执行必要的异常处理、状态记录或最后一次补救操作。

五、WWDG 超时时间计算

WWDG 的超时时间由 PCLK1、固定 4096 分频、预分频系数以及计数器初值共同决定。

1. WWDG 计数时钟

WWDG 的计数时钟可理解为：

WWDG计数时钟 = PCLK1 / (4096 * 预分频系数)

其中预分频系数由WDGTB配置。常见关系为：

2. 超时时间公式

WWDG 从计数器初值递减到0x3F时产生复位，因此可按下面公式估算超时时间：

Tout = (T[5:0] + 1) * 4096 * 预分频系数 / PCLK1

其中：

• Tout：WWDG 超时时间，单位为秒。

• T[5:0]：计数器低 6 位。

• PCLK1：APB1 外设时钟频率。

• 4096：WWDG 内部固定分频系数。

• 预分频系数：由WDGTB设置。

如果计数器初值为0x7F，则低 6 位为0x3F，也就是 63，计数步数为63 + 1 = 64。

3. 计算示例

以 STM32F1 为例，假设：

PCLK1 = 36 MHz 计数器初值 T = 0x7F 预分频系数 = 8

则：

Tout = (63 + 1) * 4096 * 8 / 36000000 = 64 * 4096 * 8 / 36000000 ≈ 0.05825 s ≈ 58.25 ms

也就是说，如果没有在窗口期内及时喂狗，系统大约会在 58 ms 后复位。

4. 最短与最长超时时间

以 STM32F1、PCLK1 = 36 MHz估算：

实际项目中，PCLK1 频率和芯片系列可能不同，计算时应以工程实际时钟树配置为准。

5. 窗口期时间理解

除了总超时时间，WWDG 还需要关注窗口开启时间。

如果窗口值为W，计数器初值为T，则从T递减到W之前都属于“过早喂狗区域”；当计数器值小于等于W且大于0x3F时，才进入允许喂狗的窗口期。

简化理解：

最早喂狗时间 = 从 T 递减到 W 所需时间 最晚喂狗时间 = 从 T 递减到 0x40 所需时间

工程上要保证程序正常执行到喂狗位置时，计数器正好处于窗口期内。

六、WWDG 配置步骤

使用 HAL 库配置 WWDG 时，可以按以下流程理解。

1. 设置分频系数和窗口值

调用：

HAL_WWDG_Init();

该函数用于初始化 WWDG，常见配置包括：

• 计数器初值

• 窗口值

• 预分频系数

• 是否启用提前唤醒中断

典型结构示意：

WWDG_HandleTypeDef hwwdg; ​ hwwdg.Instance = WWDG; hwwdg.Init.Prescaler = WWDG_PRESCALER_8; hwwdg.Init.Window = 0x5F; hwwdg.Init.Counter = 0x7F; hwwdg.Init.EWIMode = WWDG_EWI_ENABLE; ​ HAL_WWDG_Init(&hwwdg);

2. 完成 WWDG MSP 初始化

调用或重写：

HAL_WWDG_MspInit();

该函数通常用于配置 WWDG 相关底层资源，例如：

• WWDG 外设时钟

• NVIC 中断配置

3. 设置中断优先级并使能中断

如果使用提前唤醒中断，需要配置 NVIC：

HAL_NVIC_SetPriority(); HAL_NVIC_EnableIRQ();

如果没有正确配置 NVIC，即使 WWDG 产生 EWI 中断，CPU 也不会进入对应中断服务函数。

4. 编写中断服务函数

中断服务函数一般写成：

void WWDG_IRQHandler(void) { HAL_WWDG_IRQHandler(&hwwdg); }

HAL_WWDG_IRQHandler()会处理 HAL 内部中断逻辑，并进一步调用用户回调函数。

5. 重定义提前唤醒中断回调函数

常用回调函数：

void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg) { /* 用户处理逻辑 */ }

该回调函数可用于在即将复位前执行必要处理，例如记录异常状态、保存关键数据或进行最后一次系统检查。

6. 在窗口期内喂狗

调用：

HAL_WWDG_Refresh();

该函数用于刷新 WWDG 计数器，也就是喂狗。

需要注意：WWDG 必须在窗口期内喂狗。过早喂狗和过晚喂狗都会导致复位。

附：WWDG 使用注意事项

1. 喂狗不能只看“是否超时”

IWDG 更关注是否超时，而 WWDG 同时关注是否太早和是否太晚。因此，WWDG 的喂狗位置必须与程序运行周期严格匹配。

2. 窗口值不要设置得过窄

窗口值设置过窄会导致正常程序也很难稳定落入窗口期，容易出现误复位。实际项目中应结合任务周期、最大执行时间、中断延迟等因素留出裕量。

3. 提前唤醒中断适合做最后处理

EWI 中断发生时，计数器已经到达0x40，距离复位非常近。因此 EWI 中断中不适合执行复杂耗时操作，更适合做短小的异常记录或状态处理。

4. 时钟配置会影响超时时间

WWDG 使用 PCLK1 作为时钟来源，因此只要 APB1 时钟配置变化，WWDG 的超时时间也会变化。移植工程或修改时钟树后，需要重新核对 WWDG 时间参数。