STM32入门笔记
看门狗一旦配置错误，会导致单片机反复复位，调试时建议先关闭看门狗或设置较长的超时时间。
一、前言：程序跑飞了，谁来拉它一把？
不知道你在调 STM32 的时候有没有遇到过这种情况：程序莫名其妙卡在某个 while 循环里出不来了，或者受到电磁干扰后"跑飞"了，去执行一些乱七八糟的地址，整个系统直接"死机"。这时候你按复位键，它又好了，但你总不能一直守着板子按复位吧？
这时候就需要请出我们今天的主角——看门狗（Watchdog，WDG）。
说白了，看门狗就是单片机里雇的一个保安。它的工作很简单：盯着程序运行，一旦发现程序"罢工"或者"发疯"，就立马给单片机一个复位信号，让它重新做人，保证系统的可靠性。
STM32F103 里面内置了两个看门狗：
-
独立看门狗（IWDG）：独立工作，对时间精度要求不高，像个"粗放的保安"。
-
窗口看门狗（WWDG）：要求在精确的计时窗口内喂狗，像个"准时的闹钟"。
下面我就结合江科大的课程，把这两个看门狗的内部结构、工作原理和超时计算给你掰扯清楚。
二、看门狗的本质：一个特殊的定时器
在深入之前，我们先建立一个核心认知：看门狗本质上就是一个递减计数器。
它的工作逻辑特别简单，就三步：
设一个倒计时时间（比如 1 秒）。
程序正常运行时，要不断"喂狗"——也就是把计数器重新装满。
如果程序卡死了，来不及喂狗，计数器减到 0，看门狗就触发复位，单片机重启。
我的理解：你可以把看门狗想象成一个定时炸弹，你必须在爆炸前拆掉它（喂狗）。如果你牺牲了（程序跑飞），没人拆炸弹，它就炸了（复位）。
三、独立看门狗 IWDG：停不下来的"独立保安"
3.1 IWDG 框图解析
图 2：独立看门狗框图（图 157，摘自《STM32F10xxx 参考手册》）
我们对着框图一点点看：
-
时钟源 LSI（40kHz）：这是独立看门狗的命脉。注意，它用的是独立的内部低速时钟 LSI，不依赖外部晶振，也不依赖系统时钟。这意味着即使主时钟挂了，IWDG 照样能工作。
-
8 位预分频器：把 40kHz 的时钟分频，降低计数速度。
-
12 位递减计数器：从重装值开始往下减，减到 0 就复位。
-
重装载寄存器 IWDG_RLR：存放要重装到计数器里的值。
-
预分频寄存器 IWDG_PR：设置分频系数。
-
键寄存器 IWDG_KR：这是 IWDG 的"命门"，后面重点讲。
-
状态寄存器 IWDG_SR：反映当前配置状态。
我的理解：这意味着 IWDG 是"24 小时值班"的保安，哪怕单片机睡着了，它也在计数。如果你用低功耗模式，一定要考虑 IWDG 会不会在睡眠时把单片机复位。
3.2 键寄存器 IWDG_KR：为什么叫"键"？
图 3：IWDG 键寄存器功能表
很多同学第一次看到"键寄存器"都懵：这又不是键盘，哪来的键？
其实这里的"键"是钥匙的意思。江科大 PPT 里讲得很清楚：在可能存在电磁干扰的工业环境中，如果用一个控制位来启停看门狗，很可能因为干扰导致位翻转，误触发复位。所以 ST 设计了一个"钥匙机制"——必须往整个寄存器写入特定的 16 位值，才能执行对应操作。
| 0xCCCC | 启用独立看门狗。一旦写入，IWDG 就开始计数，且软件无法停止。 |
| 0xAAAA | 喂狗。把 IWDG_RLR 的值重新加载到计数器中。 |
| 0x5555 | 解除写保护。只有先写这个，才能修改 IWDG_PR 和 IWDG_RLR。 |
| 0x5555 之外的其他值 | 启用写保护。防止误操作改配置。 |
我的理解：这个设计就像保险柜的密码锁。你不能只拨动一个开关，必须输入完整的密码（特定值），电路才会执行动作。这大大降低了误触发的概率，在工业现场特别重要。
标准配置流程（伪代码逻辑）：
1. 写入 0x5555 解锁
2. 配置预分频系数 PR
3. 配置重装载值 RLR
4. 写入非 0x5555 的值上锁（可选，推荐）
5. 写入 0xCCCC 启动看门狗
6. 主循环中定期写入 0xAAAA 喂狗
3.3 IWDG 超时时间计算
图 4：看门狗超时时间表
公式：
TIWDG=TLSI×PR预分频系数×(RL+1)
其中 TLSI=1/FLSI=1/40kHz=25μs
结合表格看：
-
最短时间：PR = /4，RL = 0x000，约 0.1 ms
-
最长时间：PR = /256，RL = 0xFFF，约 26214.4 ms（26.2 秒）
我的理解：IWDG 的超时时间范围非常大，从 0.1 毫秒到 26 秒都能覆盖。实际项目中，如果你的主循环周期是 10ms，那你可以把超时时间设成 100ms~1s，既给程序留足运行时间，又能在卡死时快速复位。
计算示例：如果我要设置 1 秒的超时时间：
-
选 PR = /64（对应 1.6ms ~ 6553.6ms 的档位）
-
反推 RL：1000ms=25μs×64×(RL+1) → RL+1≈625 → RL=624 （0x270）
四、窗口看门狗 WWDG：有"时间窗口"的精确闹钟
如果说 IWDG 是"只要在炸弹爆炸前拆掉就行"，那 WWDG 就是"你必须在特定的时间段内拆掉炸弹，拆早了或拆晚了都不行"。
4.1 WWDG 框图解析
图 5：窗口看门狗框图（图 158，摘自《STM32F10xxx 参考手册》）
对着框图看结构：
-
时钟源 PCLK1（36MHz）：WWDG 挂在 APB1 总线上，用的是系统外设时钟，不是独立时钟。这意味着如果主时钟停了，WWDG 也歇菜。
-
看门狗预分频器 WDGTB：对 PCLK1 进行 1、2、4、8 分频。
-
6 位递减计数器（T[6:0]）：注意！虽然叫 6 位，但实际上是 7 位（T6~T0），其中 T6 是溢出标志位。
-
看门狗控制寄存器 WWDG_CR：包含使能位 WDGA 和计数器值 T[6:0]。
-
看门狗配置寄存器 WWDG_CFR：存放窗口值 W[6:0]。
-
比较器：实时比较 T[6:0] 和 W[6:0]。
4.2 WWDG 工作特性：什么是"窗口"？
图 6：窗口看门狗工时序图
WWDG 的复位规则比 IWDG 复杂，记住三条铁律：
| ① 计数器减到 0x3F 以下复位 | 当 T[6:0] < 0x40（即 T6 位变成 0）时，产生复位。这是"超时未喂狗"。 |
| ② 在窗口外喂狗复位 | 当 T[6:0] > W[6:0] 时（过早喂狗），也会产生复位！这就是"窗口"的含义。 |
| ③ 0x40 时产生早期唤醒中断 EWI | 当计数器减到 0x40 时，如果使能了中断，会触发 EWI，给你最后一次喂狗的机会。 |
结合时序图理解：
-
不允许刷新区：计数器值还很大的时候（T > W），你不能喂狗，喂了就复位。
-
刷新窗口：计数器值在 W 和 0x40 之间时，这是安全区，必须在这个区间内喂狗。
-
危险区：计数器减到 0x40 以下，来不及喂狗就复位。
我的理解：WWDG 的设计非常巧妙。它不仅能检测"程序卡死没喂狗"，还能检测"程序跑飞后在异常位置喂狗"。比如你的程序正常 10ms 喂一次狗，如果跑飞后 1ms 就执行到了喂狗代码，WWDG 会发现"喂太早了"，直接复位。这是 IWDG 做不到的安全特性。
4.3 WWDG 超时时间计算
图 7：WWDG 超时时间与窗口时间计算公式
超时时间公式：
TWWDG=TPCLK1×4096×2WDGTB×(T[5:0]+1)
窗口时间公式：
TWIN=TPCLK1×4096×2WDGTB×(T[5:0]−W[5:0])
其中 TPCLK1=1/FPCLK1 ，在 36MHz 下 TPCLK1≈27.78ns
结合表格（PCLK1 = 36MHz）：
| 0 | 113 μs | 7.28 ms |
| 1 | 227 μs | 14.56 ms |
| 2 | 455 μs | 29.12 ms |
| 3 | 910 μs | 58.25 ms |
注意：WWDG 的超时时间非常短，最长也只有 58ms 左右！这和 IWDG 能到 26 秒完全不是一个量级。所以 WWDG 通常用于对时间精度要求极高的场合，检测程序是否在规定时间内完成了特定任务。
五、IWDG vs WWDG：一张表搞定选择困难症
图 8：IWDG 与 WWDG 对比总结表（江科大 STM32 入门教程 PPT）
为了让大家更直观地理解两者的区别，我把江科大 PPT 里的对比表再细化一下：
| 复位条件 | 12 位计数器减到 0 | 6 位计数器 T[5:0] 减到 0，或过早喂狗 |
| 中断支持 | ❌ 无 | ✅ 早期唤醒中断 EWI |
| 时钟源 | LSI（40kHz，独立时钟） | PCLK1（36MHz，系统时钟） |
| 预分频系数 | /4、/8、/16、/32、/64、/128、/256 | 1、2、4、8（即 2WDGTB ） |
| 计数器位数 | 12 位 | 6 位有效计数（T[5:0]） |
| 超时时间范围 | 0.1 ms ~ 26214.4 ms | 113 μs ~ 58.25 ms |
| 喂狗方式 | 写键寄存器 0xAAAA，重装固定值 RLR | 直接写 WWDG_CR，写多少重装多少 |
| 防误操作机制 | ✅ 键寄存器 + 写保护 | ❌ 无 |
| 低功耗行为 | 停机/待机模式仍工作 | 依赖系统时钟，主时钟停则停 |
| 典型应用场景 | 防止程序死循环、跑飞，对时间精度要求低 | 检测程序是否按时执行，对时间精度要求高 |
我的理解：简单记一句话——要"不死就行"选 IWDG，要"准时准点"选 WWDG。比如电机控制、RTOS 任务调度这种对时序敏感的场景，WWDG 的窗口检测就特别有用。
六、个人理解与心得
6.1 IWDG 和 WWDG 不是竞争关系，而是互补关系
刚开始学的时候我也纠结：到底用哪个看门狗？后来实际做项目才明白，它们完全可以同时用。
-
IWDG 放在后台当"最后的保险"：哪怕主时钟挂了、程序彻底跑飞，它也能靠 LSI 把系统拉回来。
-
WWDG 放在前台当"时序监督员"：监测关键任务（比如传感器采集、通信心跳包）是否在预定的时间窗口内完成。
6.2 关于"喂狗位置"的思考
看门狗的核心价值在于：它必须能反映主程序的运行状态。 如果程序卡死在某个任务里，但定时器中断还在跑，看门狗被中断喂了，系统就永远不会复位。
正确做法：喂狗操作应该放在主循环的关键节点，或者在中断里喂狗前先检查主循环的"心跳标志位"。
6.3 超时时间不是越长越好
IWDG 最长能到 26 秒，但真别设这么长。超时时间太长，程序卡死后你要等很久才能复位；太短了，程序正常运行时可能因为某次耗时操作（比如 Flash 写入）没来得及喂狗，导致误复位。
建议：根据主循环最大执行时间的 3~5 倍 来设置。
七、踩坑记录
IWDG 一旦启动，软件无法关闭！
这是 ST 的硬件设计，IWDG 没有软件关闭的开关。如果你开启了 IWDG，就必须一直喂狗，直到系统复位。调试阶段如果忘了喂狗，程序会不断复位，让你怀疑人生。
八、总结
| 看门狗本质 | 递减计数器，超时未喂狗则复位系统 |
| IWDG 特点 | 独立时钟 LSI、12 位计数器、超时范围大、有键寄存器防误操作、低功耗下仍工作 |
| WWDG 特点 | 系统时钟 PCLK1、6 位计数器、有窗口限制（过早/过晚都复位）、支持 EWI 中断、超时时间短 |
| 选型建议 | 两者互补，IWDG 保"不死"，WWDG 保"准时" |
| 关键风险 | IWDG 启动后无法关闭；WWDG 窗口值配置错误会导致反复复位 |
写这篇文章的时候，我把江科大的视频又回顾了一遍，边看边对着《STM32F10xxx 参考手册》里的框图和时序图一点点抠细节。说实话，看门狗这个知识点单独看江科大课程可能觉得"就这？"，但真到了项目里，你会发现一个配置不当的看门狗比 bug 还让人头疼——它不会报错，只会默默地、不断地、让你怀疑人生地复位。
所以建议大家不要只停留在"看懂"，最好动手写个测试程序：先故意不喂狗看看复位现象，再故意在 WWDG 的窗口外喂狗看看会不会复位，真正把原理吃透。
📌 开发环境：Keil5 + STM32F103C8T6 最小系统板 + ST-Link 📌 参考资料：江科大 STM32 入门教程、《STM32F10xxx 参考手册》
如果本文对你有帮助，欢迎点赞 👍 收藏 ⭐ ！有任何问题欢迎在评论区交流，一起学习进步！
