9.1.FWDG 簡介

本章我們主要分析獨立看門狗（FWDG）的功能框圖和它的應用。獨立看門狗用通俗一點的話來解釋就是一個12位的遞減計數器，當計數器的值從某個值一直減到0的時候，系統就會產生一個復位信號，即FWDGTRSTF。如果在計數沒減到0之前，刷新了計數器的值的話，那么就不會產生復位信號，這個動作就是我們經常說的喂狗。看門狗功能由 VDD 電壓域供電，在停止模式和待機模式下仍能工作。獨立看門狗定時器有獨立的時鐘源（IRC40K） 。 即使主時鐘失效， FWDGT依然 能保持正常工作狀態， 適用于需要獨立環境且對計時精度要求不高的場合。

9.2.GD32 FWDG 外設原理簡介

因篇幅有限，本文無法詳細介紹GD32所有系列FWDG外設接口，下面以GD32F30x為列，著重介紹下GD32F30x的FWDG外設簡介和結構框圖，后介紹下各個系列的差異。

GD32 FWDG 主要特性

? 自由運行的12位向下計數器；

? 如果看門狗定時器被使能，那么當向下計數器的值達到0時產生系統復位；

? 獨立時鐘源，獨立看門狗定時器在主時鐘故障(例如待機和深度睡眠模式下)時仍能工作；

? 獨立看門狗定時器硬件控制位，可以用來控制是否在上電時自動啟動獨立看門狗定時器；

? 可以配置獨立看門狗定時器在調試模式下選擇停止還是繼續工作。

FWDG 功能結構框圖

FWDG時鐘：如FWDG框圖的①所示, FWDG的時鐘由獨立的RC振蕩器IRC40K提供，即使主時鐘發生故障它仍然有效，非常獨立。IRC的頻率根據溫度和工作場合會有一定的漂移，我們一般取40KHZ，所以FWDG的定時時間并不一定非常精確，只適用于對時間精度要求相對較低的場合。

計數器時鐘：如FWDG框圖的②所示, 遞減計數器的時鐘由IRC40K經過一個8位的預分頻器得到，我們可以操作預分頻器寄存器FWDG_PSC來設置分頻因子，分頻因子可以是：[4,8,16,32,64,128,256]。

計數器：如圖 0-28 FWDG框圖的③所示, FWDG的計數器是一個12位的遞減計數器，最大值為0XFFF，當計數器減到0時，會產生一個復位信號: FWDGTRSTF，讓程序重新啟動運行，如果在計數器減到0之前刷新了計數器的值的話，就不會產生復位信號，重新刷新計數器值的這個動作我們俗稱喂狗。

重裝載寄存器：如FWDG框圖的④所示, 重裝載寄存器是一個12位的寄存器，里面裝著要刷新到計數器的值，這個值的大小決定著FWDG的溢出時間。超時時間Tout = (42^prv) / 40 rlv (s) ，prv是預分頻器寄存器的值，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可以說是獨立看門狗的一個控制寄存器，主要有三種控制方式，往這個寄存器寫入下面三個不同的值有不同的效果。具體如下表控制寄存器取值枚舉

狀態寄存器：如FWDG框圖的⑥所示, 狀態寄存器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：看門狗計數器重裝載值更新，硬件置1表示重裝載值的更新正在進行中，更新完畢之后由硬件清0。PUD: 看門狗預分頻值更新，硬件置‘1‘指示預分頻值的更新正在進行中，當更新完成后，由硬件清0。所以只有當RUD/PUD等于0的時候才可以更新重裝載寄存器/預分頻寄存器。

注意：

如果在選項字節中打開了“硬件看門狗定時器”功能，那么在上電的時候看門狗定時器就被自動打開。為了避免系統復位，軟件應該在計數器達到0x000之前重裝載計數器；

如果DBG控制寄存器0（DBG_CTL0） 中的FWDGT_HOLD位被清0，即使Cortex?-M4內核停止（調試模式下） 獨立看門狗定時器依然工作。如果FWDGT_HOLD位置1，獨立看門狗定時器將在調試模式下停止工作。

各系列 FWDG 功能差異

F4xx系例FWDG時鐘為32K，因此要注意FWDG的定時時間。

9.3.硬件連接說明

FWDG屬于單片機內部資源，不需要外部電路，需要一個外部的按鍵和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

本小節講解FWDG_Example例程中FWDG模塊的實驗講解，主要包括FWDG配置函數、FWDG喂狗函數、主函數介紹以及運行結果。

FWDG 配置函數

外設時鐘配置

外設時鐘配置如代碼清單FWDG例程時鐘配置所示，在GD32全系列MCU中需打開GPIOA(LED)的時鐘，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LED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。本例程中默認使用PA0下降沿進入中斷，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先級沒有子優先級。

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

FWDG配置函數如代碼清單FWDG配置配置所示。當時鐘為40K時，溢出時間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。如果我們需要設置1s的超時溢出， prv 可以取 FWDGT_PSC_DIV64 ， rlv 取 625 ，即調用 : fwdgt_config(625,FWDGT_PSC_DIV64)。Tout=64/40625=1s。GD32F4XX系列IRC為32K則定時時間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

中斷喂狗函數如代碼清單中斷喂狗所示。當進進入PA0外部中斷時執行喂狗函數。

#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

主函數說明

主函數如代碼清單FWDG例程主函數所示，主函數中我們初始化好LED和按鍵相關的配置，設置FWDG 1s 超時溢出之后，進入while死循環，通過按鍵來喂狗，如果喂狗成功，則LED2(PA4)點亮，如果喂狗失敗的話，系統重啟，程序重新執行，當執行到rcu_flag_get函數的時候，則會檢測到是FWDG復位，然后讓LED1(PA3)亮。如果喂狗一直失敗的話，則會一直產生系統復位，加上前面延時的效果，則會看到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) { } }

運行結果

把編譯好的程序下載到開發板，在1s的時間內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

(1) FWDG在Debug仿真時，請將DBG控制寄存器0（DBG_CTL0） 中的FWDGT_HOLD位置1，來關閉FWDG功能。

(2) 沒有開啟軟件看門狗時，程序自動復位，可能在選項字節里開啟了硬件看門狗。

(3) 同時使用FWDG、Standby或Deep-sleep模式時，無法喂狗：在reload命令后，硬件清除reload信號之前，進入Deepsleep或者standby模式，會導致后續reload命令無法正常響應。軟件保證在reload命令和進入Deepsleep/standby mode的命令中間有3個LXTAL clock（100us）以上的時間間隔。

(4) 由于環境溫度影響，獨立看門狗定時器超時周期會有些許波動，可以通過校準IRC40K使獨立看門狗定時器超時更加精確。

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