国产MCU学习Day4——CW32F030C8T6：独立看门狗功能全解析

CW32F030C8T6 看门狗功能概述

CW32F030C8T6 是芯源半导体（WCH）推出的 Cortex-M0 内核微控制器，内置独立看门狗（IWDG）和窗口看门狗（WWDG），用于检测和恢复系统异常状态。

一.独立看门狗（IWDG）

1.1功能特性：

CW32x030 内部集成独立看门狗定时器 (IWDT)，使用专门的内部 RC 时钟源 RC10K，可避免运行时受到外部因素影响。一旦启动 IWDT，用户需要在规定时间间隔内对 IWDT 的计数器进行重载，否则计数器溢出会触发复位或产生中断信号。IWDT 启动后，可停止计数。可选择在深度休眠模式下 IWDT 保持运行或暂停计数。专门设置的键值寄存器，可以锁定 IWDT 的关键寄存器，防止寄存器被意外修改。
12bit 的向下计数器
独立内部低速 RC 振荡器
可编程时钟预分频周期
溢出可触发中断或复位
寄存器保护锁功能
深度休眠模式下可暂停计数

1.2功能框图：

1.3工作方式

启动 IWDT 的计数器，需要向键值寄存器 IWDT_KR 写入 0xCCCC，计数器开始从 0xFFF 向下计数。在计数器减到 0 之前，向 IWDT_KR 寄存器写入 0xAAAA，会触发计数器重载，将 ARR 寄存器值加载到计数器。当 IWDT 计数器值递减到 0，会产生溢出事件，溢出事件可触发 MCU 复位或产生 IWDT 中断信号，同时触发计数器重载。控制寄存器 IWDT_CR 的 ACTION 和 IE 位域，用于控制看门狗溢出时是否产生中断和复位，如下表所示：

IWDT 在 MCU 进入深度休眠模式时，可选择暂停 IWDT 计数，从而达到更低的系统整体功耗：控制寄存器 IWDT_CR 的 PAUSE 位域为 0，深度休眠模式时保持 IWDT 定时器运行；为 1 时暂停计数，当 MCU 退出深度休眠模式时 IWDT 自动恢复计数。

1.4窗口选项

向窗口寄存器 IWDT_WINR 写入一个小于重载寄存器 IWDT_ARR 的值，可使 IWDT 工作于窗口看门狗模式。 IWDT_WINR 寄存器的默认值是 0x0FFF，即窗口选项默认是关闭的。修改 IWDT_WINR 寄存器的值，会触发重载操作，将 ARR 寄存器值加载到计数器。使用 IWDT 窗口功能，用户应在计数器值小于等于 IWDT_WINR 窗口值，并且递减到 0 之前进行重载操作，以避免产生复位或看门狗定时器溢出。在看门狗计数器的值大于窗口值时进行重载操作，将触发系统复位。

1.5寄存器锁定功能

通过 IWDT 的键值寄存器 IWDT_KR，可配置 IWDT 的重要寄存器 IWDT_CR、IWDT_ARR、IWDT_WINR 为锁定状态或解除锁定，锁定状态下不可对寄存器进行修改操作。向 IWDT_KR 寄存器写入 0x5555，解除对 IWDT_CR、IWDT_ARR、IWDT_WINR 寄存器的锁定；向 IWDT_KR 寄存器写入其他任何值，启动锁定保护。 CW32x030 在上电复位后，IWDT_CR、IWDT_ARR、IWDT_WINR 寄存器默认处于锁定状态，用户需先解除锁定，才可对其进行修改操作。

1.6启动刷新与停止

配置 IWDT_KR 寄存器，可实现 IWDT 的启动、刷新和停止操作：
写入 0xCCCC，启动 IWDT。
写入 0xAAAA，重载计数器，即刷新 IWDT。
顺序写入 0x5A5A、0xA5A5，停止 IWDT。
注：上述操作会同时启动 IWDT 寄存器锁定保护。

1.7状态寄存器 IWDT_SR，指示 IWDT 当前运行状态或寄存器更新状态，

如下表所示：
为确保对 IWDT 寄存器的操作正确性，用户在更新 IWDT_WINR、IWDT_ARR、IWDT_CR 之后，需要检查 WINRF、ARRF、CRF 标志位是否为 0，以确认操作是否完成。为确保对 IWDT 的重载操作，用户在进行重载操作后，应当检查 RELOAD 标志位是否为 0。

1.8定时时长设定

IWDT 的计数时钟源为专用低速时钟 RC10K（时钟频率约为 10kHz，具体请参阅数据手册），通过控制寄存器 IWDT_CR 的 PRS 位域，可对其时钟源 RC10K 信号进行分频，如下表所示：
其中，f 为时钟源 RC10K 的频率，PRS 为预分频系数，ARR 为重载值。
故，当时钟源 RC10K 的频率为 10000Hz 时，IWDT 的最长和最短定时范围：
IWDT 最短定时 = ( 4×20 / 10000 )×( 0x000 + 1 ) ≈ 400 μs
IWDT 最长定时 = ( 4×27 / 10000 )×( 0xFFF + 1 ) ≈ 209.7 s
例：当时钟源 RC10K 的频率为 10000Hz 时，设置预分频值为 64，重载值为 512，则： IWDT 定时时长 = ( 4×24 / 10000 )×( 512 + 1 ) = 3.28 s

1.9 配置 IWDT 为独立看门狗

步骤 1：设置 SYSCTRL_APBEN1.IWDT 为 1，使能 IWDT 的配置时钟；
步骤 2：向 IWDT_KR 寄存器写入 0xCCCC，启动 IWDT；注意：需要启动 IWDT 后，才可对相关寄存器进行修改。
步骤 3：向 IWDT_KR 寄存器写入 0x5555，解除 IWDT 寄存器锁定功能；
步骤 4：配置 IWDT_CR，配置看门狗计数时钟与 RC10K 振荡器的预分频值、溢出后动作、深度休眠模式下是否自动暂停；
步骤 5：配置 IWDT_ARR，配置看门狗的溢出周期；
步骤 6：等待 IWDT_SR.ARRF 和 IWDT_SR.CRF 变为 0，等待重载值和 CR 寄存器更新完成；
步骤 7：向 IWDT_KR 寄存器写入 0xAAAA，加载 ARR 到 IWDT 计数器。

1.10配置 IWDT 为窗口看门狗

步骤 1：设置 SYSCTRL_APBEN1.IWDT 为 1，使能 IWDT 的配置时钟；
步骤 2：向 IWDT_KR 寄存器写入 0xCCCC，启动 IWDT；注意：需要启动 IWDT 后，才可对相关寄存器进行修改。
步骤 3：向 IWDT_KR 寄存器写入 0x5555，解除 IWDT 寄存器锁定功能；
步骤 4：配置 IWDT_CR，配置看门狗计数时钟与 RC10K 振荡器的预分频值、溢出后动作、深度休眠模式下是否自动暂停；
步骤 5：配置 IWDT_ARR，配置看门狗的重载值；
步骤 6：配置 IWDT_WINR，配置窗口大小，注意 IWDT_WINR 必须小于 IWDT_ARR 重载值；
步骤 7：等待 IWDT_SR.ARRF、IWDT_SR.WINRF 和 IWDT_SR.CRF 变为 0，等待重载值、窗口寄存器和 CR 寄存器更新完成；
步骤 8：向 IWDT_KR 寄存器写入 0xAAAA，加载 ARR 到 IWDT 计数器。

1.11 刷新 IWDT（喂狗操作）

步骤 1：向 IWDT_KR 寄存器写入 0xAAAA，加载 ARR 到计数器；
步骤 2：等待 IWDT_SR.RELOAD 变为 0，等待重载操作完成。

二.独立看门狗寄存器列表

三.独立看门狗中断程序案例

#define IWDT_DURATION 250 // 独立看门狗定时器溢出时间设置为250毫秒LED_InitTypeDef LED1, LED2; // 定义LED1和LED2的结构体变量int32_t main(void)
{IWDT_InitTypeDef IWDT_InitStruct = {0}; // 初始化独立看门狗配置结构体/* 系统时钟配置 */RCC_Configuration();/* GPIO外设配置 */GPIO_Configuration();/* 配置SysTick定时器为250ms中断一次 */SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000 * 250);/* LED1初始化配置 */LED1.LED_Port = CW_GPIOB;LED1.LED_Pin = GPIO_PIN_9;LED_Init(&LED1);LED1.LED_Off(&LED1);/* LED2初始化配置 */LED2.LED_Port = CW_GPIOB;LED2.LED_Pin = GPIO_PIN_8;LED_Init(&LED2);LED2.LED_Off(&LED2);/* 独立看门狗配置 */IWDT_InitStruct.IWDT_ITState = ENABLE; // 使能看门狗中断IWDT_InitStruct.IWDT_OverFlowAction = IWDT_OVERFLOW_ACTION_INT; // 溢出后产生中断而不复位系统IWDT_InitStruct.IWDT_Pause = IWDT_SLEEP_PAUSE; // 睡眠模式下暂停看门狗IWDT_InitStruct.IWDT_Prescaler = IWDT_Prescaler_DIV4; // 预分频系数为4IWDT_InitStruct.IWDT_ReloadValue = (IWDT_FREQ >> 2) / 1000 * 280 - 1; // 设置重载值，实际溢出时间约256msIWDT_InitStruct.IWDT_WindowValue = 0xFFF; // 窗口值设置IWDT_Init(&IWDT_InitStruct); // 初始化看门狗IWDT_Cmd(); // 使能看门狗/* NVIC中断控制器配置 */NVIC_Configuration();while (1){}
}/* 系统时钟配置函数 */
void RCC_Configuration(void)
{/* 0. 启用HSI时钟并进行校准 */RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);/* 1. 配置HCLK和PCLK分频系数 */RCC_HCLKPRS_Config(RCC_HCLK_DIV1);RCC_PCLKPRS_Config(RCC_PCLK_DIV1);/* 2. 使能PLL，将HSI时钟倍频至48MHz */RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000, 6); // HSI默认频率8MHzRCC_PLL_OUT();/* 配置FLASH等待周期 */__RCC_FLASH_CLK_ENABLE();FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); // 当HCLK在24-48MHz时设置为2周期/* 3. 切换系统时钟源到PLL */RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);RCC_SystemCoreClockUpdate(48000000);/* 4. 使能外设时钟 */__RCC_IWDT_CLK_ENABLE(); // 使能独立看门狗时钟__RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟
}/* GPIO配置函数 */
void GPIO_Configuration(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/* 配置PA1为下降沿触发的外部中断输入 */GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_FALLING;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_1;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}/* NVIC中断配置函数 */
void NVIC_Configuration(void)
{__disable_irq(); // 全局禁用中断NVIC_EnableIRQ(WDT_IRQn); // 使能看门狗中断NVIC_SetPriority(GPIOA_IRQn, 0); // 设置GPIOA中断优先级为最高NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 1); // 设置SysTick中断优先级NVIC_EnableIRQ(GPIOA_IRQn); // 使能GPIOA中断__enable_irq(); // 全局使能中断
}/* GPIOA中断回调函数 */
void GPIOA_IRQHandlerCallback(void)
{// 空实现，可根据需要添加按键中断处理逻辑
}/* SysTick中断回调函数 */
void SysTick_HandlerCallback(void)
{LED1.LED_Toggle(&LED1); // 切换LED1状态IWDT_Refresh(); // 喂狗操作，防止看门狗复位
}/* 看门狗中断回调函数 */
void WDT_IRQHandlerCallback(void)
{if (CW_IWDT->SR & IWDT_SR_OV_Msk) // 检查是否发生看门狗溢出{IWDT_ClearOVFlag(); // 清除溢出标志LED2.LED_Toggle(&LED2); // 切换LED2状态指示溢出事件}
}

四.独立看门狗复位程序案例

#define IWDT_DURATION        250    // 独立看门狗定时器超时时间设置为250毫秒LED_InitTypeDef LED1, LED2;  // 定义两个LED结构体变量int32_t main(void)
{IWDT_InitTypeDef IWDT_InitStruct = {0};  // 初始化独立看门狗配置结构体/* 系统时钟配置 */RCC_Configuration();/* GPIO配置 */GPIO_Configuration();// 配置SysTick定时器为250毫秒中断一次SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000 * 250);    // 初始化LED1(GPIOB Pin9)LED1.LED_Port = CW_GPIOB;LED1.LED_Pin = GPIO_PIN_9;LED_Init(&LED1);LED1.LED_On(&LED1);  // 点亮LED1// 延时循环for (volatile int32_t i = 5000000; i; i--);  LED1.LED_Off(&LED1);  // 关闭LED1// 初始化LED2(GPIOB Pin8)LED2.LED_Port = CW_GPIOB;LED2.LED_Pin = GPIO_PIN_8;LED_Init(&LED2);LED2.LED_Off(&LED2);  // 初始状态关闭LED2// 配置独立看门狗IWDT_InitStruct.IWDT_ITState = DISABLE;          // 禁用看门狗中断IWDT_InitStruct.IWDT_OverFlowAction = IWDT_OVERFLOW_ACTION_RESET; // 溢出时复位系统IWDT_InitStruct.IWDT_Pause = IWDT_SLEEP_PAUSE;   // 睡眠模式下暂停看门狗IWDT_InitStruct.IWDT_Prescaler = IWDT_Prescaler_DIV128; // 预分频128IWDT_InitStruct.IWDT_ReloadValue = 800;          // 重装载值(10秒超时)IWDT_InitStruct.IWDT_WindowValue = 0xFFF;        // 窗口值IWDT_Init(&IWDT_InitStruct);                     // 初始化看门狗IWDT_Cmd();  // 使能独立看门狗// 等待看门狗运行while (!CW_IWDT->SR_f.RUN);IWDT_Refresh();  // 刷新看门狗计数器/* 中断配置 */NVIC_Configuration();// 检测是否由看门狗复位引起if (RCC_GetRstFlag(RCC_FLAG_IWDTRST)){LED2.LED_On(&LED2);  // 如果是看门狗复位，点亮LED2}while (1)  // 主循环{}
}/* 系统时钟配置函数 */
void RCC_Configuration(void)
{/* 0. 使能HSI时钟并校准 */RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);/* 1. 配置HCLK和PCLK分频系数 */RCC_HCLKPRS_Config(RCC_HCLK_DIV1);RCC_PCLKPRS_Config(RCC_PCLK_DIV1);/* 2. 使能PLL，通过HSI倍频到48MHz */RCC_PLL_Enable(RCC_PLLSOURCE_HSI, 8000000, 6); // HSI默认8MHzRCC_PLL_OUT();// 当HCLK在24M-48MHz时，设置FLASH等待周期为2__RCC_FLASH_CLK_ENABLE();FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);/* 3. 切换系统时钟到PLL */RCC_SysClk_Switch(RCC_SYSCLKSRC_PLL);RCC_SystemCoreClockUpdate(48000000);/* 4. 外设时钟配置 */__RCC_IWDT_CLK_ENABLE();  // 使能独立看门狗时钟__RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOB时钟__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟
}/* GPIO配置函数 */
void GPIO_Configuration(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/* 配置PA1为按键输入(下降沿触发) */GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_FALLING;  // 下降沿中断GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 输入模式GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_1;     // PA1引脚GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 高速GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 初始化GPIOA
}/* 中断配置函数 */
void NVIC_Configuration(void)
{__disable_irq();  // 禁用所有中断// 设置中断优先级NVIC_SetPriority(GPIOA_IRQn, 0);     // GPIOA中断最高优先级NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 1);   // SysTick次高优先级NVIC_EnableIRQ(GPIOA_IRQn);  // 使能GPIOA中断__enable_irq();  // 启用所有中断
}/* GPIOA中断回调函数 */
void GPIOA_IRQHandlerCallback(void)
{LED1.LED_Off(&LED1);  // 关闭LED1
}/* SysTick中断回调函数 */
void SysTick_HandlerCallback(void)
{// 此处可添加周期性任务
}/* 看门狗中断回调函数 */
void WDT_IRQHandlerCallback(void)
{// 看门狗中断处理
}

该代码基于CW32微控制器的系统，主要功能包括：