STM32看门狗总结
调原子哥的开发板一年多,基本上能用,但是对于STM32某些基本外设的工作机理还不甚明了。借此暑假的机会对各个外设的功能做一个简短的总结,在提高自己基础知识的同时,也给其他同学提供一些参考。
先来看门狗部分的内容。
看门狗部分内容当中较难理解的是窗口看门狗,其中窗口值设置以及如何引发复位更是很难搞懂,因此从根本上分析一下窗口看门狗的工作原理,而与其有关的中断则略过。
stm32有两个看门狗,独立看门狗和窗口看门狗,其实两者的功能是类似的,只是喂狗的限制时间不同。独立看门狗有自己独立的40Khz时钟,不存在使能问题;而窗口看门狗使用的是PCLK1时钟,需要先使能时钟。以下是关于看门狗的具体说明:
①、独立看门狗是限制喂狗时间在0-x内,x由你的相关寄存器决定。喂狗的时间不能过晚。
②、窗口看门狗,所以称之为窗口就是因为其喂狗时间是一个有上下限的范围内,你可以通过设定相关寄存器,设定其上限时间和下限时间。喂狗的时间不能过早也不能过晚。
显而易见的是,独立看门狗比较简单,容易理解。
这里,主要对窗口看门狗的详细含义作具体说明。
看门狗的上窗口就是配置寄存器WWDG->CFR里设定的W[6:0];下窗口是0x40;当窗口看门狗的计数器在上窗口之外,或是低于下窗口值都会产生复位。如上图所讲,当计数器的值递减到0x3f的计数时间内未进行喂狗操作,则会触发复位;其次,如果在计数器值递减到配置寄存器WWDG->CFR里设定的W[6:0]之前进行喂狗操作,也会触发复位。所以,在使用窗口看门狗时,要设定两个值,一个就是窗口看门狗的上窗口值,即配置寄存器WWDG->CFR里设定的W[6:0],另一个就是递减计数器的计数初值。
再结合上图中的逻辑关系分析一下:
如图中所示标号,①③表示与门,②表示非或门;
1、当T[6:0]>W[6:0]时,比较器输出的值是1,如果此时重装载WWDG_CR,所以③就会输出1,②的输出也肯定是1,又因为使能了窗口看门狗,所以WWDG_CR的第7位WDGA也为1,即与门①的输出是1,此时会触发复位。简单的概括来说,就是当递减计数器的值在递减到上窗口值W[6:0]之前进行喂狗操作(即重装载WWDG_CR),会触发看门狗复位。
2、当T[6:0]的第6位变为0时,即T[6:0]的值变为0x3f,此时②的输出肯定为1,而WDGA也为1,因此①的输出是1,会触发看门狗复位。简单的概括来说,就是当递减计数器的值在到达0x3f时仍未进行喂狗操作(即重装载WWDG_CR),同样会触发看门狗复位。
上窗口的值可以只有设定,7位二进制数最大只可以设定为127(0x7f),最小又必须大于其下窗口的0x40,所以其取值范围为64~127(0x40~0x7f),否则不能保证窗口。
配置寄存器WWDG->CFR寄存器中的[8:7]两个位的设置为计数器设定时钟分频系数,确定这个计数器可以定时的时间范围,从而确定窗口的时间范围。
窗口看门狗的时钟来自于PCLK1,在时钟配置中,其频率为外部时钟经倍频器后的二分频时钟,即为36Mhz,如上图STM32时钟树所示。
窗口看门狗的超时公式如下:
36M时钟下窗口看门狗的最小最大超时表:
表中数据的具体计算如下所示:
①、当T[5:0]全部取0时,7位计数器的值是0x40,此时距离复位值只能计数一次,在此时间之内必须执行喂狗操作,否则触发复位。
从而可知各个WDGTB值下的最小超时时间,如WDGTB=0时,
Twwdg=4096×2^0×1/36(us)=113us,依次可计算出其他WDGTB值下的最小超时时间。
②、当T[5:0]全部取1时,7位计数器的值是0x7f,此时距离复位值递减计数0x40次(0x3f+1),在此时间之内执行喂狗操作可避免复位。
从而可知各个WDGTB值下的最大超时时间,如WDGTB=0时,
Twwdg=4096×2^0×64/36(us)=7281.7us,依次可计算出其他WDGTB值下的最大超时时间。
STM32系列的CPU,有多达8个定时器,其中TIM1和TIM8是能够产生三对PWM互补输出的高级定时器,常用于三相电机的驱动,它们的时钟由APB2的输出产生。其它6个为普通定时器,时钟由APB1的输出产生。
通用定时器的定义:STM32的通用定时器是一个通过可编程预分频器(PSC)驱动的16位自动装载计数器(CNT)构成。
功用:STM32的通用定时器可以被用于测量输入信号的脉冲长度(输入捕获)或者产生输出波形(输出比较和PWM)等。
分频系数:决定定时器的时基,即最小定时时间。
定时器的时钟来源:
从图中可以看出,定时器的时钟不是直接来自APB1或APB2,而是来自于输入为APB1或APB2的一个倍频器。当APB1的预分频系数为1时,这个倍频器不起作用,定时器的时钟频率等于APB1的频率;当APB1的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8或16)时,这个倍频器起作用,定时器的时钟频率等于APB1的频率两倍。
举一个例子说明。假定AHB=36MHz,因为APB1允许的最大频率为36MHz,所以APB1的预分频系数可以取任意数值;
当预分频系数=1时,APB1=36MHz,TIM2~7的时钟频率=36MHz(倍频器不起作用);
当预分频系数=2时,APB1=18MHz,在倍频器的作用下,TIM2~7的时钟频率=36MHz。
由于APB1不仅给通用定时器提供时钟,还给其他外设提供时钟,因此也体现了APB1rescaler设计的灵活性。
对自动重装载寄存器赋值,TIM_Period的大小实际上表示的是需要经过TIM_Period次计数后才会发生一次更新或中断。对TIM_Prescaler的设置,直接决定定时器的时钟频率。通俗点说,就是一秒钟能计数多少次。比如算出来的时钟频率是2000,也就是一秒钟会计数2000次,而此时如果TIM_Period设置为4000,即4000次计数后就会中断一次。由于时钟频率是一秒钟计数2000次,因此只要2秒钟,就会中断一次。发生中断时间=(TIM_Prescaler+1)*(TIM_Period+1)/FLK。
同样需要注意的,一进入中断服务程序,第一步要做的,就是清除掉中断标志位。以便下次中断服务函数的顺利执行。
注意:APB1rescaler后得到的是通用定时器的时钟源,再次基础上进行TIM_Prescaler的设置就得到通用定时器具体的时钟频率啦。所以小伙伴们千万不要把文中定时器中经常提到的76MHz时钟以及由(TIM_Prescaler+1)*/FLK计算得到的时钟频率搞混淆啦。
当然,计数器的计数模式比较简单,这里没有就其进行详细的说明。
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