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news 2025/7/6 5:08:33

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1. 獨立看門狗IWDG介紹（341.45）

什么是看門狗？

在這里插入圖片描述

在由單片機構成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的模塊或者芯片，俗稱“看門狗”（watchdog）。
獨立看門狗工作在主程序之外，能夠完全獨立工作，它的時鐘是專用的低速時鐘（LSI），由 VDD 電壓供電，在停止模式和待機模式下仍能工作。

獨立看門狗本質

本質是一個 12 位的遞減計數(shù)器，當計數(shù)器的值從某個值一直減到 0 的時候，系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個復位信號，即 IWDG_RESET 。
如果在計數(shù)沒減到 0 之前，刷新了計數(shù)器的值的話，那么就不會產(chǎn)生復位信號，這個動作就是我們經(jīng)常說的喂狗。

獨立看門狗框圖

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獨立看門狗時鐘

獨立看門狗的時鐘由獨立的 RC 振蕩器 LSI 提供，即使主時鐘發(fā)生故障它仍然有效，非常獨立。啟用 IWDG 后，LSI 時鐘會自動開啟（不能主動停止，除非重置/重啟）。LSI 時鐘頻率并不精確，F1 用 40kHz。
LSI 經(jīng)過一個 8 位的預分頻器得到計數(shù)器時鐘。
分頻系數(shù)算法：（prer：0–8 是IWDG_PR 的值）

重裝載寄存器

重裝載寄存器是一個 32 位的寄存器，用于存放重裝載值，低 12 位有效，即最大值為 4096，這個值的大小決定著獨立看門狗的溢出時間。

鍵寄存器

鍵寄存器IWDG_KR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。

溢出時間計算公式（RLR：計數(shù)多少次）

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2. 獨立看門狗實驗（342.46）

需求： 開啟獨立看門狗，溢出時間為 1 秒，使用按鍵1進行喂狗。
硬件接線：
- KEY1 – PA0
- UART1 – PA9/PA10
溢出時間計算（1000ms）： PSC=64，RLR=625，f=40
編程實現(xiàn)：
代碼（18.iwdg_test/MDK-ARM）

#include <string.h>
int main()
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_IWDG_Init();MX_USART1_UART_Init();HAL_UART_Transmit(&huart1, "程序啟動...\n", strlen("程序啟動...\n"), 100);while (1){if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)//檢測到key1被按下時（低電平）HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);HAL_Delay(50);}
}

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STM32CubeMx工程配置

3. 窗口看門狗WWDG介紹（343.47）

什么是窗口看門狗？

窗口看門狗用于監(jiān)測單片機程序運行時效是否精準，主要檢測軟件異常，一般用于需要精準檢測程序運行時
間的場合。
窗口看門狗的本質是一個能產(chǎn)生系統(tǒng)復位信號和提前喚醒中斷的6位計數(shù)器。
產(chǎn)生復位條件：
- 當遞減計數(shù)器值從 0x40 減到 0x3F 時復位（即T6位跳變到0）
- 計數(shù)器的值大于 W[6:0] 值時喂狗會復位。
產(chǎn)生中斷條件：
- 當遞減計數(shù)器等于 0x40 時可產(chǎn)生提前喚醒中斷 (EWI)。
在窗口期內重裝載計數(shù)器的值，防止復位，也就是所謂的喂狗。

窗口看門狗工作原理

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控制寄存器

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配置寄存器

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狀態(tài)寄存器

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超時時間計算

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Tout 是 WWDG 超時時間（沒喂狗）
Fwwdg 是 WWDG 的時鐘源頻率（最大36M）
4096 是 WWDG 固定的預分頻系數(shù)
2^WDGTB 是 WWDG_CFR 寄存器設置的預分頻系數(shù)值
T[5:0] 是 WWDG 計數(shù)器低 6 位，最多 63

4. 窗口看門狗實驗（344.48）

需求： 開啟窗口看門狗，計數(shù)器值設置為 0X7F ，窗口值設置為 0X5F ，預分頻系數(shù)為 8 。程序啟動時點亮 LED1 ，
300ms 后熄滅。在提前喚醒中斷服務函數(shù)進行喂狗，同時翻轉 LED2 狀態(tài)。
硬件接線：
- LED1 – PB8
- LED2 – PB9
超時時間計算（ms）： 預分頻系數(shù)=8，T[6:0]=127，W[6:0]=95，Fwwdg=36MHz=36000kHz
WWDG配置：
代碼（19.wwdg_test/MDK-ARM）

void HAL_WWDG_EarlyWakeupCallback(WWDG_HandleTypeDef *hwwdg)
{HAL_WWDG_Refresh(hwwdg);//提前喚醒中斷：喂狗HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_9);//喂狗之后翻轉led的狀態(tài)
}
int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(300);//HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);MX_WWDG_Init();while (1){HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(40);}
}

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5. 獨立看門狗和窗口看門狗異同點（345.49）

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6. DMA介紹

什么是DMA？

令人頭禿的描述：

DMA(Direct Memory Access，直接存儲器訪問) 提供在外設與內存、存儲器和存儲器、外設與外設之間的高速數(shù)據(jù)傳輸使用。
它允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依賴于 CPU，在這個時間中，CPU 對于內存的工作來說就無法使用。

簡單描述：就是一個數(shù)據(jù)搬運工

DMA的意義

代替 CPU 搬運數(shù)據(jù)，為 CPU 減負。

數(shù)據(jù)搬運的工作比較耗時間；
數(shù)據(jù)搬運工作時效要求高（有數(shù)據(jù)來就要搬走）；
沒啥技術含量（CPU 節(jié)約出來的時間可以處理更重要的事）。

搬運什么數(shù)據(jù)？

存儲器、外設

這里的外設指的是 spi、usart、iic、adc 等基于 APB1 、APB2 或 AHB 時鐘的外設，而這里的存儲器包括自身的閃存（flash）或者內存（SRAM）以及外設的存儲設備都可以作為訪問地源或者目的。

三種搬運方式：
- 存儲器→存儲器（例如：復制某特別大的數(shù)據(jù) buf）
- 存儲器→外設（例如：將某數(shù)據(jù) buf 寫入串口 TDR 寄存器）
- 外設→存儲器（例如：將串口 RDR 寄存器寫入某數(shù)據(jù) buf）

存儲器→存儲器

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存儲器→外設

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外設→存儲器

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DMA 控制器

STM32F103 有 2 個 DMA 控制器，DMA1 有 7 個通道，DMA2 有 5 個通道。
一個通道每次只能搬運一個外設的數(shù)據(jù)。如果同時有多個外設的 DMA 請求，則按照優(yōu)先級進行響應。
DMA1 有 7 個通道：
DMA2 有 5 個通道：

DMA及通道的優(yōu)先級

優(yōu)先級管理采用軟件+硬件：
- 軟件：每個通道的優(yōu)先級可以在 DMA_CCRx 寄存器中設置，有 4 個等級
  最高級 > 高級 > 中級 > 低級
- 硬件：如果 2 個請求，它們的軟件優(yōu)先級相同，則較低編號的通道比較高編號的通道有較高的優(yōu)先權。
  比如：如果軟件優(yōu)先級相同，通道 2 優(yōu)先于通道 4

DMA傳輸方式

DMA_Mode_Normal（正常模式）
- 一次 DMA 數(shù)據(jù)傳輸完后，停止 DMA 傳送，也就是只傳輸一次
DMA_Mode_Circular（循環(huán)傳輸模式）
當傳輸結束時，硬件自動會將傳輸數(shù)據(jù)量寄存器進行重裝，進行下一輪的數(shù)據(jù)傳輸。也就是多次傳輸
模式

指針遞增模式

外設和存儲器指針在每次傳輸后可以自動向后遞增或保持常量。當設置為增量模式時，下一個要傳輸?shù)牡刂?br /> 將是前一個地址加上增量值。

7. DMA實驗1（內存到內存）

實驗要求和配置

使用 DMA 的方式將數(shù)組 A 的內容復制到數(shù)組 B 中，搬運完之后將數(shù)組 B 的內容打印到屏幕。
STM32CubeMx工程配置
重定向 printf 的話記得將下面這個勾打開：

用到的庫函數(shù)

HAL_DMA_Start

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress,
uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength)

參數(shù)一：DMA_HandleTypeDef *hdma，DMA通道句柄
參數(shù)二：uint32_t SrcAddress，源內存地址
參數(shù)三：uint32_t DstAddress，目標內存地址
參數(shù)四：uint32_t DataLength，傳輸數(shù)據(jù)長度。注意：需要乘以sizeof(uint32_t)
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

__HAL_DMA_GET_FLAG

#define __HAL_DMA_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__)  (DMA1->ISR & (__FLAG__))

參數(shù)一：HANDLE，DMA通道句柄
參數(shù)二：FLAG，數(shù)據(jù)傳輸標志。DMA_FLAG_TCx表示數(shù)據(jù)傳輸完成標志
返回值：FLAG的值（SET/RESET）

代碼實現(xiàn)

開啟數(shù)據(jù)傳輸
等待數(shù)據(jù)傳輸完成
打印數(shù)組內容

代碼（20.dma_test1/MDK-ARM）

#define BUF_SIZE 16
// 源數(shù)組
uint32_t srcBuf[BUF_SIZE] = {0x00000000,0x11111111,0x22222222,0x33333333,0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,0x88888888,0x99999999,0xAAAAAAAA,0xBBBBBBBB,0xCCCCCCCC,0xDDDDDDDD,0xEEEEEEEE,0xFFFFFFFF
};
// 目標數(shù)組
uint32_t desBuf[BUF_SIZE];
int fputc(int ch, FILE *f)
{   unsigned char temp[1]={ch};HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff); return ch;
}
int main(void)
{int i = 0;HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_USART1_UART_Init();// 開啟數(shù)據(jù)傳輸HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem_dma1_channel1,(uint32_t)srcBuf, (uint32_t)desBuf, sizeof(uint32_t) * BUF_SIZE);// 等待數(shù)據(jù)傳輸完成while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&hdma_memtomem_dma1_channel1, DMA_FLAG_TC1) == RESET);// 打印數(shù)組內容for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)printf("Buf[%d] = %x\r\n", i, desBuf[i]);//x大/小寫即輸出大/小寫
}

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8. DMA實驗2（內存到外設）

實驗要求和配置

使用DMA的方式將內存數(shù)據(jù)搬運到串口1發(fā)送寄存器，同時閃爍LED1。
STM32CubeMx工程配置

用到的庫函數(shù)

HAL_UART_Transmit_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,
uint16_t Size)

參數(shù)一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
參數(shù)二：uint8_t *pData，待發(fā)送數(shù)據(jù)首地址
參數(shù)三：uint16_t Size，待發(fā)送數(shù)據(jù)長度
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

代碼實現(xiàn)

準備數(shù)據(jù)
將數(shù)據(jù)通過串口DMA發(fā)送

代碼（20.dma_test2/MDK-ARM）

#define BUF_SIZE 1000
// 待發(fā)送的數(shù)據(jù)
unsigned char sendBuf[BUF_SIZE];
int main(void)
{int i = 0;HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_USART1_UART_Init();// 準備數(shù)據(jù)for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)sendBuf[i] = 'B';// 將數(shù)據(jù)通過串口DMA發(fā)送HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, sendBuf, BUF_SIZE);while (1){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);HAL_Delay(100);}
}

在這里插入圖片描述

9. DMA實驗3（外設到內存）

實驗要求和配置

使用 DMA 的方式將串口接收緩存寄存器的值搬運到內存中，同時閃爍 LED1。
STM32CubeMx工程配置

用到的庫函數(shù)

__HAL_UART_ENABLE

#define __HAL_UART_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__)  ((((__INTERRUPT__) >> 28U)
== UART_CR1_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR1 |= ((__INTERRUPT__) &
UART_IT_MASK)): \(((__INTERRUPT__) >> 28U)
== UART_CR2_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR2 |= ((__INTERRUPT__) &
UART_IT_MASK)): \((__HANDLE__)->Instance-
>CR3 |= ((__INTERRUPT__) & UART_IT_MASK)))

參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
參數(shù)二：INTERRUPT，需要使能的中斷
返回值：無
2. HAL_UART_Receive_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,
uint16_t Size)

參數(shù)一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
參數(shù)二：uint8_t *pData，接收緩存首地址
參數(shù)三：uint16_t Size，接收緩存長度
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）
3. __HAL_UART_GET_FLAG

#define __HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (((__HANDLE__)->Instance->SR &
(__FLAG__)) == (__FLAG__))

參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
參數(shù)二：FLAG，需要查看的FLAG
返回值：FLAG的值
4. __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG

#define __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)

參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
返回值：無
5. HAL_UART_DMAStop

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart)

參數(shù)一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）
6. __HAL_DMA_GET_COUNTER

#define __HAL_DMA_GET_COUNTER(__HANDLE__) ((__HANDLE__)->Instance->CNDTR)

參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
返回值：未傳輸數(shù)據(jù)大小

代碼實現(xiàn)

如何判斷串口接收是否完成？如何知道串口收到數(shù)據(jù)的長度？
使用串口空閑中斷（IDLE）！
- 串口空閑時，觸發(fā)空閑中斷；
- 空閑中斷標志位由硬件置1，軟件清零
利用串口空閑中斷，可以用如下流程實現(xiàn)DMA控制的任意長數(shù)據(jù)接收：

使能 IDLE 空閑中斷；
使能 DMA 接收中斷；
收到串口接收中斷，DMA 不斷傳輸數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)；
一幀數(shù)據(jù)接收完畢，串口暫時空閑，觸發(fā)串口空閑中斷；
在中斷服務函數(shù)中，清除中斷標志位，關閉DMA傳輸（防止干擾）；
計算剛才收到了多少個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
處理緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，開啟DMA傳輸，開始下一幀接收。

代碼（20.dma_test3/MDK-ARM）
有三個文件需要修改：
main.c

uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE];  // 接收數(shù)據(jù)緩存數(shù)組
uint8_t rcvLen = 0; // 接收一幀數(shù)據(jù)的長度
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);  // 使能IDLE空閑中斷
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcvBuf,100);  // 使能DMA接收中斷
while (1)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);HAL_Delay(300);
}

main.h

#define BUF_SIZE 100

stm32f1xx_it.c

extern uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE];
extern uint8_t rcvLen;
void USART1_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 *//* USER CODE END USART1_IRQn 0 */HAL_UART_IRQHandler(&huart1);/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) == SET) // 判斷IDLE標志位是否被置位{__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);// 清除標志位HAL_UART_DMAStop(&huart1); // 停止DMA傳輸，防止干擾uint8_t temp=__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);        rcvLen = BUF_SIZE - temp; //計算數(shù)據(jù)長度HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, rcvBuf, rcvLen);//發(fā)送數(shù)據(jù)HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rcvBuf, BUF_SIZE);//開啟DMA}/* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}