9.FWDG 模塊介紹

9.1.FWDG 簡(jiǎn)介

本章我們主要分析獨(dú)立看門狗（FWDG）的功能框圖和它的應(yīng)用。獨(dú)立看門狗用通俗一點(diǎn)的話來解釋就是一個(gè)12位的遞減計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值從某個(gè)值一直減到0的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，即FWDGTRSTF。如果在計(jì)數(shù)沒減到0之前，刷新了計(jì)數(shù)器的值的話，那么就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，這個(gè)動(dòng)作就是我們經(jīng)常說的喂狗?？撮T狗功能由 VDD 電壓域供電，在停止模式和待機(jī)模式下仍能工作。獨(dú)立看門狗定時(shí)器有獨(dú)立的時(shí)鐘源（IRC40K） 。 即使主時(shí)鐘失效， FWDGT依然 能保持正常工作狀態(tài)， 適用于需要獨(dú)立環(huán)境且對(duì)計(jì)時(shí)精度要求不高的場(chǎng)合。

9.2.GD32 FWDG 外設(shè)原理簡(jiǎn)介

因篇幅有限，本文無法詳細(xì)介紹GD32所有系列FWDG外設(shè)接口，下面以GD32F30x為列，著重介紹下GD32F30x的FWDG外設(shè)簡(jiǎn)介和結(jié)構(gòu)框圖，后介紹下各個(gè)系列的差異。

GD32 FWDG 主要特性

? 自由運(yùn)行的12位向下計(jì)數(shù)器；

? 如果看門狗定時(shí)器被使能，那么當(dāng)向下計(jì)數(shù)器的值達(dá)到0時(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位；

? 獨(dú)立時(shí)鐘源，獨(dú)立看門狗定時(shí)器在主時(shí)鐘故障(例如待機(jī)和深度睡眠模式下)時(shí)仍能工作；

? 獨(dú)立看門狗定時(shí)器硬件控制位，可以用來控制是否在上電時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)獨(dú)立看門狗定時(shí)器；

? 可以配置獨(dú)立看門狗定時(shí)器在調(diào)試模式下選擇停止還是繼續(xù)工作。

FWDG 功能結(jié)構(gòu)框圖

FWDG時(shí)鐘：如FWDG框圖的①所示, FWDG的時(shí)鐘由獨(dú)立的RC振蕩器IRC40K提供，即使主時(shí)鐘發(fā)生故障它仍然有效，非常獨(dú)立。IRC的頻率根據(jù)溫度和工作場(chǎng)合會(huì)有一定的漂移，我們一般取40KHZ，所以FWDG的定時(shí)時(shí)間并不一定非常精確，只適用于對(duì)時(shí)間精度要求相對(duì)較低的場(chǎng)合。

計(jì)數(shù)器時(shí)鐘：如FWDG框圖的②所示, 遞減計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘由IRC40K經(jīng)過一個(gè)8位的預(yù)分頻器得到，我們可以操作預(yù)分頻器寄存器FWDG_PSC來設(shè)置分頻因子，分頻因子可以是：[4,8,16,32,64,128,256]。

計(jì)數(shù)器：如圖 0-28 FWDG框圖的③所示, FWDG的計(jì)數(shù)器是一個(gè)12位的遞減計(jì)數(shù)器，最大值為0XFFF，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào): FWDGTRSTF，讓程序重新啟動(dòng)運(yùn)行，如果在計(jì)數(shù)器減到0之前刷新了計(jì)數(shù)器的值的話，就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，重新刷新計(jì)數(shù)器值的這個(gè)動(dòng)作我們俗稱喂狗。

重裝載寄存器：如FWDG框圖的④所示, 重裝載寄存器是一個(gè)12位的寄存器，里面裝著要刷新到計(jì)數(shù)器的值，這個(gè)值的大小決定著FWDG的溢出時(shí)間。超時(shí)時(shí)間Tout = (42^prv) / 40 rlv (s) ，prv是預(yù)分頻器寄存器的值，rlv是重裝載寄存器的值。

控制寄存器：如FWDG框圖的⑤所示, 控制寄存器FWDG_CTL可以說是獨(dú)立看門狗的一個(gè)控制寄存器，主要有三種控制方式，往這個(gè)寄存器寫入下面三個(gè)不同的值有不同的效果。具體如下表控制寄存器取值枚舉

狀態(tài)寄存器：如FWDG框圖的⑥所示, 狀態(tài)寄存器STAT只有位0：PUD和位1：RUD有效，這兩位只能由硬件操作，軟件操作不了。RUD：看門狗計(jì)數(shù)器重裝載值更新，硬件置1表示重裝載值的更新正在進(jìn)行中，更新完畢之后由硬件清0。PUD: 看門狗預(yù)分頻值更新，硬件置‘1‘指示預(yù)分頻值的更新正在進(jìn)行中，當(dāng)更新完成后，由硬件清0。所以只有當(dāng)RUD/PUD等于0的時(shí)候才可以更新重裝載寄存器/預(yù)分頻寄存器。

注意：

1. 如果在選項(xiàng)字節(jié)中打開了“硬件看門狗定時(shí)器”功能，那么在上電的時(shí)候看門狗定時(shí)器就被自動(dòng)打開。為了避免系統(tǒng)復(fù)位，軟件應(yīng)該在計(jì)數(shù)器達(dá)到0x000之前重裝載計(jì)數(shù)器；

2. 如果DBG控制寄存器0（DBG_CTL0） 中的FWDGT_HOLD位被清0，即使Cortex?-M4內(nèi)核停止（調(diào)試模式下） 獨(dú)立看門狗定時(shí)器依然工作。如果FWDGT_HOLD位置1，獨(dú)立看門狗定時(shí)器將在調(diào)試模式下停止工作。

各系列 FWDG 功能差異

F4xx系例FWDG時(shí)鐘為32K，因此要注意FWDG的定時(shí)時(shí)間。

9.3.硬件連接說明

FWDG屬于單片機(jī)內(nèi)部資源，不需要外部電路，需要一個(gè)外部的按鍵和LED，通過按鍵來喂狗，喂狗成功LED亮，喂狗失敗，程序重啟，LED滅一次。

9.4.軟件配置說明

本小節(jié)講解FWDG_Example例程中FWDG模塊的實(shí)驗(yàn)講解，主要包括FWDG配置函數(shù)、FWDG喂狗函數(shù)、主函數(shù)介紹以及運(yùn)行結(jié)果。

FWDG 配置函數(shù)

外設(shè)時(shí)鐘配置

外設(shè)時(shí)鐘配置如代碼清單FWDG例程時(shí)鐘配置所示，在GD32全系列MCU中需打開GPIOA(LED)的時(shí)鐘，另外，在GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F1X0 || GD32F3X0 || GD32E230中需要打開IRC40K，GD32F4XX中需要打開IRC32K。

void rcu_config(void)
{
#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || 
GD32E230
 rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F1X0 || GD32F3X0 || GD32E230
/* enable IRC40K */
 rcu_osci_on(RCU_IRC40K);
 /* wait till IRC40K is ready */
 while(SUCCESS != rcu_osci_stab_wait(RCU_IRC40K)){
 } 
#elif GD32F4XX 
/* enable IRC32K */
 rcu_osci_on(RCU_IRC32K);
 /* wait till IRC32K is ready */
 while(SUCCESS != rcu_osci_stab_wait(RCU_IRC32K)){
 } 
#endif
#endif
}

GPIO(LED)引腳配置

GPIO引腳配置如代碼清單FWDG例程GPIO(LED)引腳配置所示，GD32F10X、GD32F30X、GD32F20X、GD32E10X系列GPIO配置相同， PA3、PA4作為L(zhǎng)ED引腳配置為推挽輸出模式；GD32F1X0、GD32F4XX、GD32F3X0、GD32E23X系列GPIO配置基本相同。配置完成后將PA3 和PA4拉低。

void gpio_led_config(void)
{
#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X
 gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_3);
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);
#elif defined GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || GD32E230
 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_3);
 gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_3);
gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_4);
 gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);
#endif 
GPIO_BC(GPIOA) = GPIO_PIN_3;
GPIO_BC(GPIOA) = GPIO_PIN_4;
}

按鍵初始化配置

按鍵初始化配置如代碼清單按鍵初始化配置所示。本例程中默認(rèn)使用PA0下降沿進(jìn)入中斷，GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X系列配置基本相同，GD32F1X0 || GD32F3X0系列配置類似。GD32E230中斷分組只有搶占優(yōu)先級(jí)沒有子優(yōu)先級(jí)。

void key_init(void)
{
#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
 gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);
/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */
nvic_irq_enable(EXTI0_IRQn, 2U, 0U);
/* connect key EXTI line to key GPIO pin */
gpio_exti_source_select(GPIO_PORT_SOURCE_GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_0);
/* configure key EXTI line */
exti_init(EXTI_0, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);
exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);
#elif defined GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || GD32E230
#if defined GD32F1X0 || GD32F3X0 
rcu_periph_clock_enable(RCU_CFGCMP);
/* configure button pin as input */
 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_0);
/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */
nvic_irq_enable(EXTI0_1_IRQn, 2U, 0U);
#elif defined GD32E230
rcu_periph_clock_enable(RCU_CFGCMP);
/* configure button pin as input */
 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_0);
/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */
nvic_irq_enable(EXTI0_1_IRQn, 2U);
#elif defined GD32F4XX
rcu_periph_clock_enable(RCU_SYSCFG);
/* configure button pin as input */
 gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_0);
/* enable and set key EXTI interrupt to the lowest priority */
nvic_irq_enable(EXTI0_IRQn, 2U, 0U);
#endif 
/* connect key EXTI line to key GPIO pin */
syscfg_exti_line_config(EXTI_SOURCE_GPIOA, EXTI_SOURCE_PIN0);
/* configure key EXTI line */
exti_init(EXTI_0, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING);
exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);
#endif 
}

FWDG 配置函數(shù)

FWDG配置函數(shù)如代碼清單FWDG配置配置所示。當(dāng)時(shí)鐘為40K時(shí)，溢出時(shí)間Tout =prv/40 rlv (s)，prv可以是[4,8,16,32,64,128,256]；rlv的取值范圍為0~0XFFF。如果我們需要設(shè)置1s的超時(shí)溢出， prv 可以取 FWDGT_PSC_DIV64 ， rlv 取 625 ，即調(diào)用 : fwdgt_config(625,FWDGT_PSC_DIV64)。Tout=64/40625=1s。GD32F4XX系列IRC為32K則定時(shí)時(shí)間1.25s。

void FWDGT_init(void)
{
/* confiure FWDGT counter clock: 40KHz(IRC40K) / 64 = 0.625 KHz GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X
|| GD32F1X0 || GD32F3X0 || GD32E23X*/
/* confiure FWDGT counter clock: 32KHz(IRC32K) / 64 = 0.5 KHz GD32F4XX*/
 fwdgt_config(625, FWDGT_PSC_DIV64); 
 /* after 1.x seconds to generate a reset */
 fwdgt_enable();
}

中斷喂狗

中斷喂狗函數(shù)如代碼清單中斷喂狗所示。當(dāng)進(jìn)進(jìn)入PA0外部中斷時(shí)執(zhí)行喂狗函數(shù)。

#if defined GD32F10X_HD || GD32F30X_HD || GD32F20X_CL || GD32E10X || GD32F4XX
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
/* make sure whether the tamper key EXTI Line is interrupted */
 if(RESET != exti_interrupt_flag_get(EXTI_0)){
 /* reload FWDGT counter */
 fwdgt_counter_reload();
 }
 /* clear the interrupt flag bit */
 exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);
}
#elif defined GD32F1X0 || GD32F4XX || GD32F3X0 || GD32E230
void EXTI0_1_IRQHandler(void)
{
/* make sure whether the tamper key EXTI Line is interrupted */
 if(RESET != exti_interrupt_flag_get(EXTI_0)){
 /* reload FWDGT counter */
 fwdgt_counter_reload();
 }
 /* clear the interrupt flag bit */
 exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);
}
#endif

主函數(shù)說明

主函數(shù)如代碼清單FWDG例程主函數(shù)所示，主函數(shù)中我們初始化好LED和按鍵相關(guān)的配置，設(shè)置FWDG 1s 超時(shí)溢出之后，進(jìn)入while死循環(huán)，通過按鍵來喂狗，如果喂狗成功，則LED2(PA4)點(diǎn)亮，如果喂狗失敗的話，系統(tǒng)重啟，程序重新執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行到rcu_flag_get函數(shù)的時(shí)候，則會(huì)檢測(cè)到是FWDG復(fù)位，然后讓LED1(PA3)亮。如果喂狗一直失敗的話，則會(huì)一直產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位，加上前面延時(shí)的效果，則會(huì)看到LED1(PA3)一直閃爍。

int main(void)
{
 /* peripheral clock enable */
 rcu_config();
/* config systick */
 systick_config(); 
 /* GPIO config */
 gpio_led_config();
key_init();
delay_1ms(500);
FWDGT_init();
/* check if the system has resumed from FWDGT reset */
if(RESET != rcu_flag_get(RCU_FLAG_FWDGTRST)){
 /* turn on LED1 */
GPIO_BOP(GPIOA) = GPIO_PIN_3;
/* clear the FWDGT reset flag */
rcu_all_reset_flag_clear();
while(1);
}
else{
/* turn on LED2 */
GPIO_BOP(GPIOA) = GPIO_PIN_4;
}
 while(1)
{
}
}

運(yùn)行結(jié)果

把編譯好的程序下載到開發(fā)板，在1s的時(shí)間內(nèi)通過按鍵來不斷的喂狗，如果喂狗失敗，LED1閃爍。如果一直喂狗成功，則LED2常亮。

9.5.FWDG 使用注意事項(xiàng)

(1) FWDG在Debug仿真時(shí)，請(qǐng)將DBG控制寄存器0（DBG_CTL0） 中的FWDGT_HOLD位置1，來關(guān)閉FWDG功能。

(2) 沒有開啟軟件看門狗時(shí)，程序自動(dòng)復(fù)位，可能在選項(xiàng)字節(jié)里開啟了硬件看門狗。

(3) 同時(shí)使用FWDG、Standby或Deep-sleep模式時(shí)，無法喂狗：在reload命令后，硬件清除reload信號(hào)之前，進(jìn)入Deepsleep或者standby模式，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)reload命令無法正常響應(yīng)。軟件保證在reload命令和進(jìn)入Deepsleep/standby mode的命令中間有3個(gè)LXTAL clock（100us）以上的時(shí)間間隔。

(4) 由于環(huán)境溫度影響，獨(dú)立看門狗定時(shí)器超時(shí)周期會(huì)有些許波動(dòng)，可以通過校準(zhǔn)IRC40K使獨(dú)立看門狗定時(shí)器超時(shí)更加精確。