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(duì)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(huì)對(duì)各個(gè)外設(shè)的功能做一個(gè)簡(jiǎn)短的總結(jié)，在提高自己基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，也給其他同學(xué)提供一些參考。

先來(lái)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(guò)。

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(wèn)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(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)早也不能過(guò)晚。

顯而易見的是，獨(dú)立看門狗比較簡(jiǎn)單，容易理解。

這里，主要對(duì)窗口看門狗的詳細(xì)含義作具體說(shuō)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(huì)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(huì)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(huì)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(hào)，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(huì)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(huì)觸發(fā)復(fù)位。簡(jiǎn)單的概括來(lái)說(shuō)，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(huì)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(huì)觸發(fā)看門狗復(fù)位。簡(jiǎn)單的概括來(lái)說(shuō)，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(huì)觸發(fā)看門狗復(fù)位。

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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(lái)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)=113?us，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)=7281.7?us，依次可計(jì)算出其他WDGTB值下的最大超時(shí)時(shí)間。

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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(duì)PWM互補(bǔ)輸出的高級(jí)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(guò)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(cè)量輸入信號(hào)的脈沖長(zhǎng)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(lái)源:

從圖中可以看出，定時(shí)器的時(shí)鐘不是直接來(lái)自APB1或APB2，而是來(lái)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(shuō)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APB1?rescaler設(shè)計(jì)的靈活性。

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對(duì)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(guò)TIM_Period次計(jì)數(shù)后才會(huì)發(fā)生一次更新或中斷。對(duì)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(shuō)，就是一秒鐘能計(jì)數(shù)多少次。比如算出來(lái)的時(shí)鐘頻率是2000，也就是一秒鐘會(huì)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(huì)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(huì)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：APB1?rescaler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(wàn)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(jiǎn)單，這里沒有就其進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

STM32的ADC采樣（翻看網(wǎng)上內(nèi)容總結(jié)）

難點(diǎn)：如何確定采樣周期？如何配置相關(guān)寄存器？轉(zhuǎn)換時(shí)間里的12.5是怎么來(lái)的？

一、基本概念：ADC轉(zhuǎn)換就是輸入模擬的信號(hào)量，單片機(jī)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。讀取數(shù)字量必須等轉(zhuǎn)換完成后，完成一個(gè)通道的讀取叫做采樣周期。采樣周期一般來(lái)說(shuō)＝轉(zhuǎn)換時(shí)間＋讀取時(shí)間。而轉(zhuǎn)換時(shí)間＝采樣時(shí)間＋12.5個(gè)時(shí)鐘周期。采樣時(shí)間是你通過(guò)寄存器告訴stm32采樣模擬量的時(shí)間，設(shè)置越長(zhǎng)越精確。

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STM32的ADC模塊各個(gè)通道對(duì)應(yīng)的IO

(注意：STM32F103系列最少都擁有2個(gè)ADC，STM32F103ZET6包含有3個(gè)ADC，STM32F103ZET6內(nèi)部集成了12位的逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它有多大18個(gè)通道，可測(cè)量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源。)

二、規(guī)則組和注入組

STM32的ADC通道分為規(guī)則組和注入組。因?yàn)锳DC轉(zhuǎn)換模塊只有一個(gè)ADC功能核心，它能夠支持這么多通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，用的是分時(shí)復(fù)用的方法。分組的目的是為了賦予特定的ADC通道優(yōu)先權(quán)。

比如，ADCx_IN2被分配到規(guī)則組，ADCx_IN3被分配到注入組，在IN2通道進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，外部信號(hào)觸發(fā)了IN3通道的轉(zhuǎn)換，則ADC功能核心將暫停IN2的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)去執(zhí)行IN3的轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換后在回來(lái)執(zhí)行IN2的轉(zhuǎn)換。由此可知，注入組的通道具有優(yōu)先轉(zhuǎn)換權(quán)，可以打斷規(guī)則組通道正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換。

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三、STM32?ADC?采樣?頻率的確定

①、可編程的通道采樣時(shí)間

ADC?使用若干個(gè)ADC_CLK?周期對(duì)輸入電壓采樣，采樣周期數(shù)目可以通過(guò)

ADC_SMPR1?和ADC_SMPR2?寄存器中的SMP[2:0]位而更改。每個(gè)通道可以以

不同的時(shí)間采樣。

總轉(zhuǎn)換時(shí)間如下?計(jì)算：

TCONV?=?采樣時(shí)間+?12.5?個(gè)周期

例如：

當(dāng)ADCCLK=14MHz?和1.5?周期的采樣時(shí)間

TCONV?=?1.5?+?12.5?=?14?周期?=?1μs

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轉(zhuǎn)換時(shí)間里的12.5是怎么來(lái)的？

原子哥告訴我，ST固定死了的，咱們不用關(guān)心。

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②、具體分析如下：

（1）我們的輸入信號(hào)是50Hz?（周期為20ms），初步定為1周期200個(gè)采樣點(diǎn)，（注：一周期最少采20個(gè)點(diǎn)，即采樣率最少為1k）?，每2個(gè)采樣點(diǎn)間隔為?20ms?/200?=?100?us

ADC可編程的通道采樣時(shí)間我們選最小的?1.5?周期，則?ADC采樣周期一周期大小為

100us?/1.5=66us?。?ADC?時(shí)鐘頻率為?1/66us?=15?KHz。

??ADC可編程的通道采樣時(shí)間我們選71.5?周期，則?ADC采樣周期一周期大小為

（100us?/71.5）?。?ADC?時(shí)鐘頻率為?7.15MHz。

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（2）接下來(lái)我們要確定系統(tǒng)時(shí)鐘：我們?用的是?8M?Hz?的外部晶振做時(shí)鐘源（HSE），估計(jì)得?經(jīng)過(guò)?LL倍頻?LL?倍頻系數(shù)分別為2的整數(shù)倍，最大72?MHz。為了?提高數(shù)據(jù)計(jì)算效率，我們把系統(tǒng)時(shí)鐘定為72MHz，(PLL?9倍?頻)。則PCLK2=72MHz,PCLK1=36MHz；

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我們通過(guò)設(shè)置時(shí)鐘配置寄存器(RCC_CFGR)?中?有?為ADC?時(shí)鐘提供一個(gè)專用的可編程預(yù)分器，將PCLK2?8?分頻后作為ADC?的時(shí)鐘，則可?知ADC?時(shí)鐘頻率為?9MHz

????????從手冊(cè)可知：?ADC?轉(zhuǎn)換時(shí)間：

STM32F103xx?增強(qiáng)型產(chǎn)品：ADC?時(shí)鐘為56MHz?時(shí)為1μs(ADC?時(shí)鐘為72MHz?為1.17μs)

?（3）由以上分析可知：不太對(duì)應(yīng)，我們重新對(duì)以上內(nèi)容調(diào)整，提出如下兩套方案：

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方案一：我們的輸入信號(hào)是50Hz?（周期為20ms），初步定為1周期2500個(gè)采樣點(diǎn)，（注：一周期最少采20個(gè)點(diǎn)，即采樣率最少為1k）?，每2個(gè)采樣點(diǎn)間隔為?20ms?/2500?=?8?us

ADC可編程的通道采樣時(shí)間我們選71.5?周期，則?ADC采樣周期一周期大小為

8us?/71.5?。?ADC?時(shí)鐘頻率約為?9?MHz。

將PCLK2?8?分頻后作為ADC?的時(shí)鐘，則可知ADC?時(shí)鐘頻率為?9MHz

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方案二：我們的輸入信號(hào)是50Hz?（周期為20ms），初步定為1周期1000個(gè)采樣點(diǎn)，（注：一周期最少采20個(gè)點(diǎn)，即采樣率最少為1k）?，每2個(gè)采樣點(diǎn)間隔為?20ms?/1000=?20?us

ADC可編程的通道采樣時(shí)間我們選239.5周期，則?ADC采樣周期一周期大小為

20us?/239.5?。?ADC?時(shí)鐘頻率約為?12?MHz。

STM32?DAC實(shí)驗(yàn)

基本原理：12位的DAC模塊將測(cè)量用的基準(zhǔn)電壓（3.3V）分為4095份（3.3/4095），通過(guò)設(shè)定寄存器DAC_DHR12Rx（設(shè)定不同的對(duì)齊方式對(duì)應(yīng)的寄存器有所不同）的值，可以得到輸出電壓的大小，其值為寄存器內(nèi)值的大小乘以每一份的值（3.3/4095），結(jié)果就是希望輸出的電壓值大小。然后我們通過(guò)ADC采樣，就可以把輸出電壓的值檢測(cè)出來(lái)，并顯示在LCD上。注意，這里參考電壓的設(shè)置，VREF+接到3.3V，VREF-接到0V。

另外，DAC輸出是受DORx寄存器直接控制的，但是不能直接往DORx寄存器寫入數(shù)據(jù)，而是通過(guò)DHRx間接的傳給DORx寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)DAC輸出的控制。