如何计算STM32定时器、独立看门狗和窗口看门狗

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1、基本、通用类型定时器

之前分享了 STM32 GPIO的原理、特性、选型和配置 、 如何计算RTC时钟异步预分频和同步预分频 ，这次简要阐述STM32L011微控制器定时器的参数配置（其他型号大同小异，本文侧重讲解配置，至于各类定时器的特点后续再述），STM32定时器种类繁多有通用定时器、基本定时器、独立看门狗定时器、窗口看门狗定时器等。

1、基本、通用类型定时器

STM32基本、通用类型可编程定时器主要由一个 16 位及其相关的自动重载寄存器组成，在配置基本、通用类型的定时器时有三种关键寄存器：计数器寄存器 、预分频器寄存器和自动重载寄存器，具体说明如下所示：

• 计数器寄存器：有递增计数、递减计数或同时递增和递减计数三类，计数器的时钟可通过预分频器进行分频；

• 预分频器寄存器：可对计数器时钟频率进行分频，分频系数介于 1 和 65536 之间（这里指STM32L011）；

• 自动重载寄存器：当计数器达到上溢值（或者在递减计数时达到下溢值）时将发送更新事件，计数器寄存器将装载重新计数。

假设计数器寄存器数值为0xFC，采用2预分频，当使能计数器后，定时器时钟开始按照定时效果运行（定时由计数器寄存器和预分频器寄存器共同决定），计数器从0x00计数到0xFC后会产生中断，并更新时间开始新一轮的计数，从0x00计数到0xFC时间的长短由预分频控制寄存器决定，时序图如下所示：

数器寄存器数值为0xFC（十进制：252），采用2预分频的定时周期计算如下（假设使用32MHZ的时钟频率）：

由于1HZ是1秒/次的频率，63492HZ就是，计数器从0x00计数到0xFC，定时周期为63492秒，使用STM32CuBeMX配置如下所示：

假设计数器寄存器数值为0xFC，采用4预分频， 时序图如下所示：

数器寄存器数值为0xFC（十进制：252），采用2预分频的定时周期计算如下（假设使用32MHZ的时钟频率）：

计数器从0x00计数到0xFC，定时周期为31746秒，使用STM32CuBeMX配置如下所示：

2、独立看门狗定时器

独立看门狗定时器激活后，计数器开始从复位值 0xFFF （可通过窗口寄存器修改）递减计数，当计数器计数到终值 (0x000) 时会产生一个复位信号，在递减的过程中将键值 0x0000 AAAA 写到密钥寄存器中，计数器将会重载，从而避免产生看门狗复位，独立看门狗框图如下所示：

独立看门狗定时器有三种关键寄存器：窗口寄存器、预分频器寄存器和重载寄存器，具体说明如下所示：

• 窗口寄存器：默认值为 0x0000 0FFF（十进制：4095），当计数器值大于窗口寄存器中存储的值时，如果执行重载操作，则会产生复位；

• 预分频器寄存器：可对计数器时钟频率进行分频，分频系数最大为256（这里指STM32L011）；

• 重载寄存器：当计数器计数到终值 (0x000) 时会产生一个复位信号，计数器寄存器将装载重新计数。

独立看门狗定时器时钟由LSI振荡器提供，STM32L011中LSI频率为37KHZ，看门狗定义周期时间的方式和基本、通用类型可编程定时器完全一致，假设定义1秒周期的看门狗定时器，超过1秒不喂狗就进行系统复位，计算方式如下所示：

当然由于LSI振荡器精度有限，在运行过程中会存在一定误差，使用STM32CuBeMX配置如下所示：

3、窗口看门狗定时器

窗口看门狗定时器是可编程的自由运行递减计数器，窗口看门狗激活后当递减计数器值小于 0x40（从 0x40 递减到 0x3F） 时复位，在窗口阈值之外重载递减计数器时也会复位，只有在0x40~窗口阈值之间喂狗系统才可以正常运行，窗口定时器时序图如下所示：

时序图解析如下所示：

• T[6:0]：7 位计数器，用来存储看门狗计数器的值，它每隔 PCLK 个周期递减一次，当它从 0x40 递减到 0x3F（T6 清零）时会产生复位；

• WDGTB[1:0] ：定时器时基 ，有4种方式修改预分频器的时基：00：CK 计数器时钟 (PCLK div 4096) 分频器 1、01：CK 计数器时钟 (PCLK div 4096) 分频器 2、10：CK 计数器时钟 (PCLK div 4096) 分频器 4和11：CK 计数器时钟 (PCLK div 4096) 分频器 8；

• W[6:0]：7 位窗口值，用于与递减计数器进行比较的窗口值，超过窗口阈值系统会复位；

• 当递减计数器值从 0x40 递减到 0x3F时系统会复位；

• 0x40~W[6:0]之间可以刷新喂狗，确保系统正常运行。

窗口定时器超时值的计算公式如下：

STM32L011中窗口看门狗定时器基于APB1频率，假设APB1 频率等于 32 MHZ，定义65毫秒周期的窗口看门狗定时器，计算方式如下所示：

使用STM32CuBeMX配置如下所示：