STM32看門狗總結(jié)

STM32看門狗總結(jié)

調(diào)原子哥的開發(fā)板一年多，基本上能用，但是對于STM32某些基本外設(shè)的工作機(jī)理還不甚明了。借此暑假的機(jī)會對各個(gè)外設(shè)的功能做一個(gè)簡短的總結(jié)，在提高自己基礎(chǔ)知識的同時(shí)，也給其他同學(xué)提供一些參考。

先來看門狗部分的內(nèi)容。

看門狗部分內(nèi)容當(dāng)中較難理解的是窗口看門狗，其中窗口值設(shè)置以及如何引發(fā)復(fù)位更是很難搞懂，因此從根本上分析一下窗口看門狗的工作原理，而與其有關(guān)的中斷則略過。

stm32有兩個(gè)看門狗，獨(dú)立看門狗和窗口看門狗，其實(shí)兩者的功能是類似的，只是喂狗的限制時(shí)間不同。獨(dú)立看門狗有自己獨(dú)立的40Khz時(shí)鐘，不存在使能問題；而窗口看門狗使用的是PCLK1時(shí)鐘，需要先使能時(shí)鐘。以下是關(guān)于看門狗的具體說明：

①、獨(dú)立看門狗是限制喂狗時(shí)間在0-x內(nèi)，x由你的相關(guān)寄存器決定。喂狗的時(shí)間不能過晚。

②、窗口看門狗，所以稱之為窗口就是因?yàn)槠湮构窌r(shí)間是一個(gè)有上下限的范圍內(nèi)，你可以通過設(shè)定相關(guān)寄存器，設(shè)定其上限時(shí)間和下限時(shí)間。喂狗的時(shí)間不能過早也不能過晚。

顯而易見的是，獨(dú)立看門狗比較簡單，容易理解。

這里，主要對窗口看門狗的詳細(xì)含義作具體說明。

看門狗的上窗口就是配置寄存器WWDG->CFR里設(shè)定的W[6:0]；下窗口是0x40；當(dāng)窗口看門狗的計(jì)數(shù)器在上窗口之外，或是低于下窗口值都會產(chǎn)生復(fù)位。如上圖所講，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值遞減到0x3f的計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)未進(jìn)行喂狗操作，則會觸發(fā)復(fù)位；其次，如果在計(jì)數(shù)器值遞減到配置寄存器WWDG->CFR里設(shè)定的W[6:0]之前進(jìn)行喂狗操作，也會觸發(fā)復(fù)位。所以，在使用窗口看門狗時(shí)，要設(shè)定兩個(gè)值，一個(gè)就是窗口看門狗的上窗口值，即配置寄存器WWDG->CFR里設(shè)定的W[6:0]，另一個(gè)就是遞減計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值。

再結(jié)合上圖中的邏輯關(guān)系分析一下：

如圖中所示標(biāo)號，①③表示與門，②表示非或門；

1、當(dāng)T[6:0]>W[6:0]時(shí)，比較器輸出的值是1，如果此時(shí)重裝載WWDG_CR，所以③就會輸出1，②的輸出也肯定是1，又因?yàn)槭鼓芰舜翱诳撮T狗，所以WWDG_CR的第7位WDGA也為1，即與門①的輸出是1，此時(shí)會觸發(fā)復(fù)位。簡單的概括來說，就是當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器的值在遞減到上窗口值W[6:0]之前進(jìn)行喂狗操作（即重裝載WWDG_CR）,會觸發(fā)看門狗復(fù)位。

2、當(dāng)T[6:0]的第6位變?yōu)?時(shí)，即T[6:0]的值變?yōu)?x3f，此時(shí)②的輸出肯定為1，而WDGA也為1，因此①的輸出是1，會觸發(fā)看門狗復(fù)位。簡單的概括來說，就是當(dāng)遞減計(jì)數(shù)器的值在到達(dá)0x3f時(shí)仍未進(jìn)行喂狗操作（即重裝載WWDG_CR），同樣會觸發(fā)看門狗復(fù)位。

上窗口的值可以只有設(shè)定，7位二進(jìn)制數(shù)最大只可以設(shè)定為127(0x7f)，最小又必須大于其下窗口的0x40，所以其取值范圍為64~127(0x40~0x7f)，否則不能保證窗口。

配置寄存器WWDG->CFR寄存器中的[8:7]兩個(gè)位的設(shè)置為計(jì)數(shù)器設(shè)定時(shí)鐘分頻系數(shù)，確定這個(gè)計(jì)數(shù)器可以定時(shí)的時(shí)間范圍，從而確定窗口的時(shí)間范圍。

窗口看門狗的時(shí)鐘來自于PCLK1，在時(shí)鐘配置中，其頻率為外部時(shí)鐘經(jīng)倍頻器后的二分頻時(shí)鐘，即為36Mhz，如上圖STM32時(shí)鐘樹所示。

窗口看門狗的超時(shí)公式如下：

36M時(shí)鐘下窗口看門狗的最小最大超時(shí)表：

表中數(shù)據(jù)的具體計(jì)算如下所示：

①、當(dāng)T[5:0]全部取0時(shí)，7位計(jì)數(shù)器的值是0x40，此時(shí)距離復(fù)位值只能計(jì)數(shù)一次，在此時(shí)間之內(nèi)必須執(zhí)行喂狗操作，否則觸發(fā)復(fù)位。

從而可知各個(gè)WDGTB值下的最小超時(shí)時(shí)間，如WDGTB=0時(shí)，

Twwdg=4096×2^0×1/36(us)=113us，依次可計(jì)算出其他WDGTB值下的最小超時(shí)時(shí)間。

②、當(dāng)T[5:0]全部取1時(shí)，7位計(jì)數(shù)器的值是0x7f，此時(shí)距離復(fù)位值遞減計(jì)數(shù)0x40次(0x3f+1)，在此時(shí)間之內(nèi)執(zhí)行喂狗操作可避免復(fù)位。

從而可知各個(gè)WDGTB值下的最大超時(shí)時(shí)間，如WDGTB=0時(shí)，

Twwdg=4096×2^0×64/36(us)=7281.7us，依次可計(jì)算出其他WDGTB值下的最大超時(shí)時(shí)間。

STM32系列的CPU，有多達(dá)8個(gè)定時(shí)器，其中TIM1和TIM8是能夠產(chǎn)生三對PWM互補(bǔ)輸出的高級定時(shí)器，常用于三相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，它們的時(shí)鐘由APB2的輸出產(chǎn)生。其它6個(gè)為普通定時(shí)器，時(shí)鐘由APB1的輸出產(chǎn)生。

通用定時(shí)器的定義：STM32的通用定時(shí)器是一個(gè)通過可編程預(yù)分頻器(PSC)驅(qū)動(dòng)的16位自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)器(CNT)構(gòu)成。

功用：STM32的通用定時(shí)器可以被用于測量輸入信號的脈沖長度(輸入捕獲)或者產(chǎn)生輸出波形(輸出比較和PWM)等。

分頻系數(shù)：決定定時(shí)器的時(shí)基，即最小定時(shí)時(shí)間。

定時(shí)器的時(shí)鐘來源:

從圖中可以看出，定時(shí)器的時(shí)鐘不是直接來自APB1或APB2，而是來自于輸入為APB1或APB2的一個(gè)倍頻器。當(dāng)APB1的預(yù)分頻系數(shù)為1時(shí)，這個(gè)倍頻器不起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于APB1的頻率；當(dāng)APB1的預(yù)分頻系數(shù)為其它數(shù)值(即預(yù)分頻系數(shù)為2、4、8或16)時(shí)，這個(gè)倍頻器起作用，定時(shí)器的時(shí)鐘頻率等于APB1的頻率兩倍。

舉一個(gè)例子說明。假定AHB=36MHz，因?yàn)锳PB1允許的最大頻率為36MHz，所以APB1的預(yù)分頻系數(shù)可以取任意數(shù)值；

當(dāng)預(yù)分頻系數(shù)=1時(shí)，APB1=36MHz，TIM2~7的時(shí)鐘頻率=36MHz(倍頻器不起作用)；

當(dāng)預(yù)分頻系數(shù)=2時(shí)，APB1=18MHz，在倍頻器的作用下，TIM2~7的時(shí)鐘頻率=36MHz。

由于APB1不僅給通用定時(shí)器提供時(shí)鐘，還給其他外設(shè)提供時(shí)鐘，因此也體現(xiàn)了APB1rescaler設(shè)計(jì)的靈活性。

對自動(dòng)重裝載寄存器賦值，TIM_Period的大小實(shí)際上表示的是需要經(jīng)過TIM_Period次計(jì)數(shù)后才會發(fā)生一次更新或中斷。對TIM_Prescaler的設(shè)置，直接決定定時(shí)器的時(shí)鐘頻率。通俗點(diǎn)說，就是一秒鐘能計(jì)數(shù)多少次。比如算出來的時(shí)鐘頻率是2000，也就是一秒鐘會計(jì)數(shù)2000次，而此時(shí)如果TIM_Period設(shè)置為4000，即4000次計(jì)數(shù)后就會中斷一次。由于時(shí)鐘頻率是一秒鐘計(jì)數(shù)2000次，因此只要2秒鐘，就會中斷一次。發(fā)生中斷時(shí)間=(TIM_Prescaler+1)*(TIM_Period+1)/FLK。

同樣需要注意的，一進(jìn)入中斷服務(wù)程序，第一步要做的，就是清除掉中斷標(biāo)志位。以便下次中斷服務(wù)函數(shù)的順利執(zhí)行。

注意：APB1rescaler后得到的是通用定時(shí)器的時(shí)鐘源，再次基礎(chǔ)上進(jìn)行TIM_Prescaler的設(shè)置就得到通用定時(shí)器具體的時(shí)鐘頻率啦。所以小伙伴們千萬不要把文中定時(shí)器中經(jīng)常提到的76MHz時(shí)鐘以及由(TIM_Prescaler+1)*/FLK計(jì)算得到的時(shí)鐘頻率搞混淆啦。

當(dāng)然，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式比較簡單，這里沒有就其進(jìn)行詳細(xì)的說明。

今天有同學(xué)問我PWM到底咋工作的？為啥這樣??？為啥啊？直接把我問蒙了。所以今天就來總結(jié)一些通用定時(shí)器產(chǎn)生PWM輸出。

①、PWM主要就是控制頻率和占空比的：這兩個(gè)因素分別通過兩個(gè)寄存器控制：TIMX_ARR和TIMX_CCRX。ARR寄存器就是自動(dòng)重裝寄存器，也就是計(jì)數(shù)器記到這個(gè)數(shù)以后清零再開始計(jì)，這樣PWM的頻率就是tim_frequency/（TIMX_ARR-1）。在計(jì)數(shù)時(shí)會不停的和CCRX寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果小于的話是高電平或者低電平，計(jì)數(shù)值大于CCRX值的話電平極性反相。所以這也就控制了占空比。

②、TIM3-CNT中的數(shù)據(jù)從0計(jì)數(shù)到ARR中的值，當(dāng)計(jì)數(shù)到TIM3_CCRx接收到的數(shù)據(jù)大小時(shí)，由高電平變?yōu)榈碗娖?，?dāng)CNT中的數(shù)值增加到ARR寄存器設(shè)定的值時(shí)就自動(dòng)清零，從0重新開始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)溢出事件，從0計(jì)數(shù)到ARR值的這段時(shí)間是PWM的周期。設(shè)置CCRx的值用來改變PWM的占空比。

③、TIM3-CNT的值與TIM3_CCRx中的數(shù)據(jù)是自動(dòng)比較，TIM3-CNT的值與TIM3_CCRx中的數(shù)據(jù)相等時(shí)，PWM是自動(dòng)產(chǎn)生跳變的，此過程是硬件實(shí)現(xiàn)的，在原子開發(fā)板的例程中找不到有關(guān)二者進(jìn)行比較的代碼，所以不要問在軟件中是如何實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槲艺伊撕荛L時(shí)間沒找到。

④端口重映射

為了優(yōu)化64腳或100腳封裝的外設(shè)數(shù)目，可以把一些復(fù)用功能重新映射到其他引腳上。設(shè)置復(fù)用重映射和調(diào)試I/O配置寄存器(AFIO_MAPR)實(shí)現(xiàn)引腳的重新映射。這時(shí)，復(fù)用功能不再映射到它們的原始分配上。（注意：重定義的引腳是固定的，不是想重定義到哪個(gè)引腳就可以到哪個(gè)引腳的！重映像一般只適用于100和144腳的封裝?。ň唧w看哪個(gè)外設(shè)））。

STM32上有很多I/O口，也有很多的內(nèi)置外設(shè)想I2C,ADC,ISP,USART等，為了節(jié)省引出管腳，這些內(nèi)置外設(shè)基本上是與I/O口共用管腳的，也就是I/O管腳的復(fù)用功能。但是STM32還有一特別之處就是：很多復(fù)用內(nèi)置的外設(shè)的I/O引腳可以通過重映射功能，從不同的I/O管腳引出，即復(fù)用功能的引腳是可通過程序改變的。但這些重映射并不是任意的，只有有些引腳可以重映射.具體哪些引腳stm32參考手冊上的GPIO與AFIO章節(jié)上有。一般是定時(shí)器，通信接口等數(shù)字系統(tǒng)的引腳可以重映射，adc,dac,時(shí)鐘這種與模擬量有關(guān)的不可以。

簡單的說STM32的IO有3個(gè)功能一個(gè)是默認(rèn)的，一個(gè)是復(fù)用，一個(gè)是重映射功能（這個(gè)其實(shí)也屬于復(fù)用），如果配置成復(fù)用，則將使用第2個(gè)功能，如果配置成復(fù)用，同時(shí)相應(yīng)的重映射也配置了，則將使用第3個(gè)功能。

STM32的部分重映射實(shí)例：

輸入捕獲實(shí)驗(yàn)

捕獲是如何實(shí)現(xiàn)的？與定時(shí)器有什么關(guān)系？它為什么就能夠捕獲到呢？

先入為主：可以利用定時(shí)器捕獲某些IO口的高電平脈寬，脈寬時(shí)間可以通過串口打印得到。

輸入捕獲模式可以用來測量脈沖寬度或者測量頻率。STM