研二小白硬件学习Day8——IWDG实验（资源：正点原子STM32F407探索者开发板）

全称：Independent watchdog，即独立看门狗，其本质为能产生系统复位信号的计数器。特性：12位的递减计数器，时钟由独立的RC振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）。当看门狗被激活后，当递减计数器计数到0x000时产生复位。如果在计数没减到0之前，重置计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作我们称为喂狗。

be better107

420人浏览 · 2026-03-19 22:08:45

be better107 · 2026-03-19 22:08:45 发布

一、基本介绍

全称：Independent watchdog，即独立看门狗，其本质为能产生系统复位信号的计数器。

特性：12位的递减计数器，时钟由独立的RC振荡器提供（可在待机和停止模式下运行）。当看门狗被激活后，当递减计数器计数到0x000时产生复位。

如果在计数没减到0之前，重置计数器的值的话，那么就不会产生复位信号，这个动作我们称为喂狗。

二、IWDG框图

从IWDG框图整体认知就是，IWDG有一个输入（时钟LSI），经过一个8位的可编程预分频器提供时钟给一个12位递减计数器，满足条件就会输出一个复位信号（iwdg1_out_rst）。

STM32F407 的独立看门狗由内部专门的32Khz低速时钟（lsi_ck）驱动，即使主时钟发生故障，它也仍然有效。这里需要注意独立看门狗的时钟是一个内部RC时钟，所以并不是准确的32Khz，而是在17~47Khz 之间的一个可变化的时钟，只是我们在估算的时候，以32Khz的频率来计算，看门狗对时间的要求不是很精确，所以，时钟有些偏差，都是可以接受的。

三、IWDG寄存器

1.关键字寄存器（IWDG_KR）——控制中心

作用：写入特定的值来触发不同操作。
特点：只写寄存器，读取无效。

写入值	操作	说明
`0xCCCC`	启动看门狗	使能 IWDG，计数器开始从复位值 `0xFFF` 递减。
`0x5555`	解除写保护	允许修改 PR（预分频）和 RLR（重载）寄存器。
`0xAAAA`	喂狗（重载计数器）	将 RLR 的值重新加载到计数器，防止复位。同时会重新使能写保护。

注意：一旦写入 0xCCCC 启动看门狗，就无法再关闭，除非复位芯片。

2.预分频寄存器（IWDG_PR）—— 时钟分频器

作用：设置看门狗时钟（LSI，通常 40kHz）的分频系数，从而决定计数器的计数速度。
位宽：32 位，但只有最低 3 位有效（PR[2:0]），其他位保留。
写保护：默认受保护，必须先向 KR 写 0x5555 才能修改。

3.重载寄存器（IWDG_RLR）—— 超时时间设定

作用：存放喂狗时加载到计数器的值。
位宽：32 位，但只有最低 12 位有效（RL[11:0]），取值范围 0 ~ 0xFFF。
写保护：默认受保护，必须先向 KR 写 0x5555 才能修改。
默认值：0xFFF（最大计数值，最长时间）。

四、IWDG溢出时间计算

五、IWDG配置步骤

1. HAL_IWDG_Init 函数——独立看门狗初始化

函数原型
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Init(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

功能描述
初始化独立看门狗（IWDG），配置预分频系数和重装载值，并使能看门狗。调用该函数后，计数器开始递减，必须在超时前喂狗，否则系统复位。

形参说明

hiwdg：IWDG 句柄指针，类型为 IWDG_HandleTypeDef，包含以下成员：

成员	类型	说明
`Instance`	`IWDG_TypeDef*`	IWDG 寄存器基地址（通常直接使用 `IWDG`）。
`Init`	`IWDG_InitTypeDef`	初始化配置结构体，包含两个成员： • `Prescaler`：预分频系数，可选值从 `IWDG_PRESCALER_4` 到 `IWDG_PRESCALER_256`，对应分频系数 4~256。 • `Reload`：重装载值，12 位有效，范围 0 ~ 0x0FFF（0~4095）。该值决定看门狗的超时时间。

返回值
HAL_StatusTypeDef 枚举值：

HAL_OK：初始化成功
HAL_ERROR：参数错误
HAL_BUSY：外设忙
HAL_TIMEOUT：操作超时

注意事项

该函数会向关键字寄存器写入 0xCCCC 启动看门狗，同时自动处理写保护（写入 0x5555 以配置 PR 和 RLR）。
启动后无法关闭，除非复位芯片。

2. HAL_IWDG_Refresh 函数——喂狗

函数原型
HAL_StatusTypeDef HAL_IWDG_Refresh(IWDG_HandleTypeDef *hiwdg);

功能描述
将重装载寄存器（RLR）的值重新加载到计数器中，即“喂狗”。调用该函数可以防止看门狗计数器减到 0 而产生复位。

形参说明

hiwdg：IWDG 句柄指针，与初始化时使用的句柄相同。

返回值
HAL_StatusTypeDef 枚举值：

HAL_OK：喂狗成功
HAL_ERROR：参数错误（如句柄无效）

注意事项

该函数内部向关键字寄存器写入 0xAAAA 完成重载操作，同时会自动重新使能写保护。
必须在看门狗超时前周期性调用此函数，否则系统复位。
建议在主循环或定时中断中调用，调用间隔应小于超时时间。

六、程序代码

1.wdg.h

#ifndef __WDG_H
#define __WDG_H

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"


void iwdg_init(uint32_t prer, uint16_t rlr);        /* 初始化IWDG，并使能IWDG */
void iwdg_feed(void);                               /* 喂狗 */

#endif

2.wdg.c

#include "./BSP/WDG/wdg.h"      // 包含独立看门狗的头文件，其中可能定义了相关的宏和函数声明

/* 独立看门狗句柄 */
IWDG_HandleTypeDef iwdg_handler;   /* 定义一个IWDG句柄，用于HAL库操作独立看门狗
                                       该句柄将在初始化函数和喂狗函数中使用 */

/**
 * @brief       初始化独立看门狗
 * @param       prer: 预分频系数，可选值 IWDG_PRESCALER_4 ~ IWDG_PRESCALER_256，
 *                对应分频系数 4、8、16、32、64、128、256
 * @param       rlr: 重装载值，范围 0 ~ 0xFFF（0~4095），决定看门狗超时时间
 * @note        超时时间计算公式（近似）：Tout = ((4 * 2^prer) * rlr) / LSI(Hz) 
 *              其中LSI通常为32kHz~40kHz，这里按32kHz估算，Tout单位ms：
 *              Tout = ((4 * 2^prer) * rlr) / 32 (ms)
 *              例如：prer = IWDG_PRESCALER_64 (对应分频64)，rlr = 4095，
 *                    Tout = (64 * 4095) / 32 = 8190 ms ≈ 8.2秒
 * @retval      无
 */
void iwdg_init(uint32_t prer, uint16_t rlr)
{
    iwdg_handler.Instance = IWDG;                /* 将句柄的Instance指向IWDG外设基地址 */
    iwdg_handler.Init.Prescaler = prer;          /* 设置预分频系数（决定计数时钟速度） */
    iwdg_handler.Init.Reload = rlr;              /* 设置重装载值（决定最大计数值） */
    HAL_IWDG_Init(&iwdg_handler);                 /* 调用HAL库初始化函数，该函数会：
                                                        1. 向关键字寄存器写入0xCCCC，使能看门狗
                                                        2. 自动处理写保护（写入0x5555），设置PR和RLR
                                                        3. 启动计数器开始递减 */
}

/**
 * @brief       喂独立看门狗
 * @param       无
 * @retval      无
 * @note        必须在看门狗超时之前周期性调用此函数，否则系统复位
 */
void iwdg_feed(void)
{
    HAL_IWDG_Refresh(&iwdg_handler);   /* 调用HAL库喂狗函数，内部向关键字寄存器写入0xAAAA，
                                           将重装载值重新加载到计数器，同时自动恢复写保护 */
}

给新手的补充说明

句柄的作用：iwdg_handler 是一个全局结构体变量，用于存储IWDG的配置信息和状态。初始化时设置其成员，喂狗时直接使用该句柄，方便HAL库函数操作。
预分频系数参数：prer 应使用HAL库定义的宏，如 IWDG_PRESCALER_4、IWDG_PRESCALER_64 等，不要直接写数字，以提高代码可读性。
超时时间计算：公式中的 4 * 2^prer 就是实际的分频系数（例如 IWDG_PRESCALER_64 对应64分频）。LSI时钟频率因芯片而异，通常在30~60kHz，计算时建议留有余量，实际调试时可实测。
喂狗时机：iwdg_feed() 应在主循环或定时中断中定期调用，调用间隔必须小于看门狗超时时间。例如超时2秒，则每隔1.5秒喂狗一次。
注意事项：独立看门狗一旦启动（调用 HAL_IWDG_Init 后）就无法关闭，除非复位MCU。因此务必保证喂狗逻辑正确，否则程序会不断复位。

3.main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"      // 系统头文件：时钟、中断分组等基础函数
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"  // 串口头文件：串口初始化、printf支持
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"  // 延时头文件：提供毫秒级延时
#include "./BSP/LED/led.h"         // LED驱动头文件：LED初始化及控制宏
#include "./BSP/KEY/KEY.h"         // 按键驱动头文件：按键初始化及扫描函数
#include "./BSP/WDG/wdg.h"         // 独立看门狗驱动头文件：看门狗初始化及喂狗函数

/**
 * @brief       主函数：独立看门狗实验
 * @param       无
 * @retval      0
 */
int main(void)
{    
    HAL_Init();                         // 初始化HAL库（设置SysTick、中断优先级分组等）
    sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7); // 配置系统时钟为168MHz
    delay_init(168);                     // 初始化延时函数（传入系统时钟频率168MHz）
    usart_init(115200);                  // 初始化串口1，波特率115200（可用于打印调试信息）
    led_init();                          // 初始化LED（PF9、PF10为推挽输出，默认关闭）
    key_init();                          // 初始化按键（PE2/3/4上拉输入，PA0下拉输入）
    
    delay_ms(100);                        // 等待系统稳定，避免上电后立即喂狗失败
    
    /* 初始化独立看门狗：
       预分频系数 IWDG_PRESCALER_64 → 分频64
       重装载值 500 → 计数器从500递减
       超时时间计算（近似）：
          LSI 时钟约为 32kHz~40kHz，以40kHz为例：
          计数时钟频率 = 40kHz / 64 = 625Hz，周期 ≈ 1.6ms
          超时时间 = 500 × 1.6ms ≈ 800ms
       即必须在800ms内喂狗，否则系统复位。
    */
    iwdg_init(IWDG_PRESCALER_64, 500);   
    
    LED0(0);                             // 点亮红灯（LED0），作为程序正在运行的指示
    
    while(1)                              // 主循环
    {
        /* 扫描按键（参数1表示支持连按模式）
           如果检测到 WKUP 按键按下（PA0高电平），则执行喂狗 */
        if(key_scan(1) == WKUP_PRES)
        {
            iwdg_feed();                  // 喂狗：将重装载值500重新加载到计数器，防止复位
        }
        
        delay_ms(10);                      // 短暂延时，降低CPU占用率，同时控制按键扫描频率
    }    
}

实验现象说明

正常情况：程序启动后红灯点亮，看门狗开始计时。若在超时时间（约800ms）内按下 WKUP 键，则执行喂狗，计数器重置，红灯保持点亮，系统正常运行。
异常情况：如果不按 WKUP 键（或喂狗不及时），看门狗超时后会产生系统复位。复位后程序重新运行，LED0 会被再次初始化（默认熄灭），然后点亮红灯。如果观察到红灯闪烁一下又熄灭，说明发生了复位。可以利用这个现象观察看门狗的效果。
注意：由于看门狗一旦启动无法关闭，若想停止实验，需要断电或重新烧录程序。