嵌入式系统及应用 (22).pdf

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1、嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第二十二讲复位模块与看门狗模块【课本 第11.2节】第第1 1页页 共共1616页页复位与看门狗是嵌入式产品复位与看门狗是嵌入式产品开发阶段在产品开发阶段在产品定版前要处理好的重要问定版前要处理好的重要问题题，关系到系统的关系到系统的稳定性稳定性。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第2 2页页 共共1616页页11.2 复位模块与看门狗模块复位模块与看门狗模块11.2.1 复位模块复位模块复位意味着一切重新开始复位意味着一切重新开始，也就是程序从重新启动运行也就是程序从重新启动运行。STM32L431有有三种不同的复位方法三种不同的复位方法，在实际的应用开发在实

2、际的应用开发、代码调试代码调试和程序执行期间和程序执行期间，需要选择不同的复位方式来控制设备：需要选择不同的复位方式来控制设备：1.电源复位电源复位2.系统复位系统复位3.备份域复位备份域复位嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第3 3页页 共共1616页页1电源复位电源复位触发方式有三种触发方式有三种1）欠压复位欠压复位（BOR）包括包括上电复位上电复位POR和掉电复位和掉电复位PDR，当电源电压超过或低于芯片稳定运行当电源电压超过或低于芯片稳定运行所需的电压阈值时所需的电压阈值时，会触发复位会触发复位。2）退出待机模式退出待机模式3）退出关机模式退出关机模式上上电复位电复位POR被称为被称为

3、“冷复位冷复位”，与之相对应的与之相对应的，在电源保持情况下的复在电源保持情况下的复位位，被称为被称为“热复位热复位”。下面讲的系统下面讲的系统复位复位、备份域备份域复位均是热复位复位均是热复位。冷复位与热复位的区别冷复位与热复位的区别：（1）RAM方面方面，冷冷复位后复位后RAM中内容是随机中内容是随机的的，热热复位后复位后，RAM内容与复位前一致；内容与复位前一致；（2）在编程处理方面在编程处理方面，冷冷复位后要复位后要对全局变量初始化对全局变量初始化，热复位后热复位后，全局变量不初始化全局变量不初始化，可保持不变可保持不变。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第4 4页页 共共1616页页

4、2系统复位系统复位系统复位将所有寄存器恢复为复位值系统复位将所有寄存器恢复为复位值，除了除了备份域寄存器和时钟控制寄存器备份域寄存器和时钟控制寄存器的复位标志的复位标志。产生系统复位的事件有产生系统复位的事件有7种：种：1）NRST引脚低电压复位引脚低电压复位2）独立看门狗引起复位独立看门狗引起复位（IWDG复位复位）3）窗口看门狗引起复位窗口看门狗引起复位（WWDG复位复位）4）防火墙复位防火墙复位（FW复位复位）：防火墙是防火墙是MCU提供的附加保护系统提供的附加保护系统。它用于它用于保护保护Flash或或SRAM存储器中的部分代码或数据存储器中的部分代码或数据。当检测到这些受保护区域被非

5、当检测到这些受保护区域被非法访问时法访问时，会相应地产生复位会相应地产生复位，中断任何入侵中断任何入侵。5）软 件 复 位软 件 复 位（S W 复 位复 位）：将 中 断 应 用 和 复 位 控 制 寄 存 器 中 的将 中 断 应 用 和 复 位 控 制 寄 存 器 中 的SYSRESETREQ 位置位置1，可软件复位可软件复位。6）低功耗模式安全复位：低功耗模式安全复位：在在选项字节中使能选项字节中使能，有三种低功耗情况产生这种有三种低功耗情况产生这种复位：复位：（1）进入待机模式进入待机模式（2）进入停止模式进入停止模式（3）进入关断模式进入关断模式7）选项字节加载器复位选项字节加载器

6、复位（OBL复位复位）：对对FLASH操作操作，当当FLASH_CR寄寄存器中的存器中的 OBL_LAUNCH位位（位位27）置置1时时，将产生选项字节加载器复位将产生选项字节加载器复位。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第5 5页页 共共1616页页3备份域复位备份域复位备份域可以存储用户的重要数据备份域可以存储用户的重要数据，为防止恶意读写为防止恶意读写，开启侵入检测开启侵入检测，可可以在以在恶意读写备份域恶意读写备份域时产生复位信号时产生复位信号，迫使备份域的数据被清除迫使备份域的数据被清除，保护用户保护用户的重要信息的重要信息。有两种情况有两种情况，会产生备份域复位：会产生备份域复位：

7、1）软件复位软件复位，将将 RCC 备份域控制寄存器备份域控制寄存器中的中的 BDRST 位置位置 1,触发触发备备份域复位份域复位。2）在在电源电源 VDD 和和 VBAT 都已都已掉电后掉电后，其中任何一个又其中任何一个又再上电再上电。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第6 6页页 共共1616页页11.2.2 11.2.2 看门狗看门狗看门狗的工作原理看门狗的工作原理：看门狗定时器看门狗定时器是是监视系统监视系统正常运行的一种措施正常运行的一种措施，它它有有一个一个定时器定时器，被被称为看门狗称为看门狗定时器定时器，软件若启动看门狗功能软件若启动看门狗功能，则每个总线则每个总线周期硬件机

8、制周期硬件机制会使看门狗会使看门狗定时器的计数值加定时器的计数值加1，如果程序正常运行如果程序正常运行，编程时编程时程序会周期性的按时喂狗程序会周期性的按时喂狗（清清看门狗看门狗定时器的计数器定时器的计数器，使得它永远不会溢使得它永远不会溢出出），但是但是，如果程序如果程序跑飞跑飞，就没有就没有正常喂狗正常喂狗的语句被执行的语句被执行，会导致会导致定时器定时器溢出溢出，硬件机制是一旦硬件机制是一旦看看门门狗狗定时器溢出定时器溢出，就重新复位计算机就重新复位计算机。编程正确处编程正确处理复位后的流程理复位后的流程，使得计算机自动正常运行使得计算机自动正常运行。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第

9、7 7页页 共共1616页页STM32L431有两种看门狗模式有两种看门狗模式，一种是一种是系统窗口看门狗系统窗口看门狗WWDG，另一种是另一种是独独立看门狗立看门狗IWDG，其其主要区别是主要区别是：系统系统窗口看门狗窗口看门狗需要在指定的计数范围内需要在指定的计数范围内“喂喂狗狗”，否则会触发系统复位否则会触发系统复位，且可使用提前唤醒中断且可使用提前唤醒中断（EWI）；独立独立看门狗看门狗只需只需要在计数值到要在计数值到0前复位即可前复位即可。1系统窗口看门狗系统窗口看门狗1）系统窗口看门狗简介系统窗口看门狗简介系统窗口看门狗系统窗口看门狗（WWDG）通常被用来监测由外部干扰或不可预见的

10、逻辑判通常被用来监测由外部干扰或不可预见的逻辑判断造成的应用程序偏离正常运行而产生的软件故障断造成的应用程序偏离正常运行而产生的软件故障。必须在限定的时间窗口内刷新计数器必须在限定的时间窗口内刷新计数器，否则会产生复位否则会产生复位。避免程序不按预订逻避免程序不按预订逻辑执行辑执行，如提前完成或者超出时间完成如提前完成或者超出时间完成。2）系统窗口看门狗寄存器系统窗口看门狗寄存器系统窗口看门狗的寄存器有系统窗口看门狗的寄存器有控制寄存器控制寄存器、配置寄存器配置寄存器、状态寄存器等状态寄存器等。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第8 8页页 共共1616页页（1）控制寄存器控制寄存器（WWDG

11、_CR）：可使能或禁止看门狗可使能或禁止看门狗，D6D0存储看门狗存储看门狗计数器值计数器值T（2）配置寄存器配置寄存器（WWDG_CFR）：可以提前唤醒中断可以提前唤醒中断，并修改定时器的时并修改定时器的时钟钟，D6D0存储窗口值存储窗口值W（3）状态寄存器状态寄存器（WWDG_SR）：标识中断标志标识中断标志数据位数据位D31-D8D7D6-D0读读RESWDGAT写写数据位D31-D10D9D8-D7D6-D0读RESEW1WDGTBW写数据位D31-D8D0读RESEWIF写嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第9 9页页 共共1616页页2独立看门狗独立看门狗1）独立看门狗简介独立看门

12、狗简介独立看门狗独立看门狗IWDG能够检测并解决软件错误引起的系统失灵问题能够检测并解决软件错误引起的系统失灵问题，当计数溢出当计数溢出时会触发系统复位时会触发系统复位。独立看门狗的时钟由独立看门狗的时钟由其专用的其专用的32kHZ低速内部时钟低速内部时钟LSI提供提供，只要只要在向下计数在向下计数器计数到器计数到0之前重载计数值之前重载计数值就能就能阻止阻止独立看门狗复位独立看门狗复位。2）独立看门狗的寄存器独立看门狗的寄存器独立看门狗的寄存器主要有：关键字寄存器独立看门狗的寄存器主要有：关键字寄存器、预分频器寄存器预分频器寄存器、重载寄存器重载寄存器、状态寄存器及窗口寄存器等状态寄存器及窗

13、口寄存器等。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第1010页页 共共1616页页（1）关键字寄存器关键字寄存器（IWDG_KR）。当程序中启动独立看门狗时当程序中启动独立看门狗时，每隔一段每隔一段时间对关键字寄存器时间对关键字寄存器IWDG_KR的低十六位的低十六位D15-D0写入特定值写入特定值，避免产生复位避免产生复位。（2）预分频器寄存器预分频器寄存器（IWDG_PR）。通过预分频寄存器来改变通过预分频寄存器来改变计数器时钟计数器时钟的分频因子的分频因子，来整体改变时钟频率来整体改变时钟频率。（3）重载寄存器重载寄存器（IWDG_RLR）。重载寄存器中的重载寄存器中的D11D0为载入到为载

14、入到 看 门 狗看 门 狗计数器中的值计数器中的值。数据位D31-D16D15-D0读RES写KEY数据位D31-D3D2-D0读RESPR写数据位D31-D12D11-D0读RESRL写嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第1111页页 共共1616页页（4）状态寄存器状态寄存器（IWDG_SR）。状态寄存器状态寄存器IWDG_SR标识着看门狗运行过程中的状态标识着看门狗运行过程中的状态。（5）窗口寄存器窗口寄存器（IWDG_WINR）。窗口寄存器中的窗口寄存器中的D11D0为看门狗计数为看门狗计数器器窗口值窗口值，用于计数比较用于计数比较。数据位D31-D3D2D1D0读RESWVURVUP

15、VU写数据位D31-D12D11-D0读RESWIN写嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第1212页页 共共1616页页3）独立看门狗的配置方式独立看门狗的配置方式下面将以制作下面将以制作IWDG构件为例说明独立看门狗的配置过程构件为例说明独立看门狗的配置过程、使用方法使用方法。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第1313页页 共共1616页页3基于构件的独立看门狗编程方法基于构件的独立看门狗编程方法1）IWDG构件的制作构件的制作独立看门狗的配置方式：独立看门狗的配置方式：（1）使能对使能对预分频寄存器预分频寄存器和和重装载寄存器重装载寄存器的写的写操作操作：给关键字寄存器赋值给关键字寄存器

16、赋值；（2）设置设置IWDG的预分频值的预分频值：为为32分频；分频；（3）设置重装载的时间设置重装载的时间（单位为毫秒单位为毫秒），即喂即喂狗的最长周期狗的最长周期。以设置以设置IWDG的预分频值为的预分频值为32分频分频为例为例，重装载时间最短约为重装载时间最短约为1ms，最长约为最长约为4096ms；（4）重装载看门狗计数器重装载看门狗计数器：“喂狗喂狗”操作操作；（5）使能看门狗使能看门狗。嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第1414页页 共共1616页页2）基于构件的基于构件的IWDG编程方法编程方法（1）在在main函数的函数的“用户外设模块初始化用户外设模块初始化”处处，调用调用emuart_init初始化串口初始化串口（2）在在main函数的函数的“开开总总中断中断”处处，初始化独立看门狗初始化独立看门狗wdog_start，传入传入时间时间参数参数（3）在主循环中在主循环中，添加添加喂狗操作喂狗操作：wdog_feed()嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用第第1515页页 共共1616页页嵌入式系统及应用嵌入式系统及应用谢谢！谢谢！第第1616页页 共共1616页页