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Modern Embedded Recipes · 46/152

IWDG·WWDG 워치독 구현 — Independent vs Window 비교

· Hawk · 4분 읽기

#한 줄 요약

“보드가 hang하면 워치독이 reset 합니다.” IWDG는 단순 안전망, WWDG는 너무 빠르면 reset하는 window 패턴.

#어떤 상황에서 쓰나

펌웨어가 무한 루프에 빠지거나, 외부 device가 응답하지 않거나, IRQ가 잘못 마스크되어 다시 안 들어오는 상황 — 일반 사용자가 보면 “보드가 죽었다”는 결과입니다. 사람이 옆에서 reset 버튼을 누를 수 없는 환경(현장 설치, 우주, 의료기기, 차량)에서는 워치독이 자동 reset을 해야 합니다.

이 글은 STM32의 IWDG와 WWDG, 두 워치독의 차이와 사용 패턴을 정리합니다.

#핵심 개념

#IWDG vs WWDG

특성IWDGWWDG
ClockLSI (~32 kHz internal RC)PCLK1
Reset 조건시간 초과시간 초과 또는 너무 빠른 refresh
Stop/Standby에서동작 (LSI 살아있음)정지
정밀도±10% (LSI 변동)clock 정밀도 따름
용도일반 안전망강한 timing 보장

대부분의 프로젝트는 IWDG 하나로 충분합니다. WWDG는 실시간 시스템에서 너무 빠른 refresh도 잡고 싶을 때 씁니다.

#IWDG timing

LSI = 32 kHz (typ)
Prescaler = 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256
Reload (RLR) = 12-bit (0 ~ 4095)
Timeout = (RLR + 1) × prescaler / 32000
Examples:
PR=4, RLR=4095 → 4096 × 4 / 32000 = 0.512 s
PR=64, RLR=4095 → 4096 × 64 / 32000 = 8.19 s
PR=256, RLR=4095 → 4096 × 256 / 32000 = 32.77 s (max)

#WWDG window

WWDG는 window 안에서만 refresh가 허용됩니다.

Counter 범위동작
> 0x80초기 상태 (start 전)
0x7F ~ 0x50refresh 너무 빠름 → reset
0x50 ~ 0x40 (window)refresh OK
< 0x40refresh 너무 늦음 → reset

너무 빠른 refresh는 bug로 본다는 철학입니다. 정확한 주기로 refresh되는지 검증하는 도구.

#코드 예제

#1. IWDG basic — 1초 timeout

void iwdg_init_1sec(void) {
IWDG->KR = 0x5555; // unlock
IWDG->PR = 4; // /64 → ~500 Hz
IWDG->RLR = 500; // 500 / 500 = 1 sec
IWDG->KR = 0xAAAA; // refresh (start counter)
IWDG->KR = 0xCCCC; // start
}
static inline void iwdg_kick(void) {
IWDG->KR = 0xAAAA;
}
// main
iwdg_init_1sec();
while (1) {
do_work();
iwdg_kick(); // 100 ms마다 — 1 sec 한참 전
}

KR = 0xAAAA 한 줄이 watchdog refresh입니다. 어디서 부르느냐가 핵심.

#2. Multi-task check-in 패턴

여러 task가 동작할 때 한 task만 멈춰도 전체 reset되어야 합니다.

#define TASKS 4
static volatile uint32_t task_alive_mask;
#define ALL_TASKS_MASK ((1u << TASKS) - 1)
void task_alive(int id) {
task_alive_mask |= (1u << id);
}
// 최상위 supervisor
void watchdog_task(void) {
if (task_alive_mask == ALL_TASKS_MASK) {
iwdg_kick();
task_alive_mask = 0; // 다음 주기
}
// 다른 task가 죽으면 mask가 안 차고 IWDG가 reset
}

각 task는 자기 일을 끝낼 때마다 task_alive(id)를 호출. supervisor는 모든 task가 신호 했을 때만 IWDG를 refresh.

#3. WWDG with window

void wwdg_init(void) {
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_WWDGEN;
// PCLK1 = 42 MHz, prescaler /8 = 5.25 MHz → /4096 = 1.28 kHz
// counter 0x40~0x7F (64 step), 1 step = 0.78 ms
// window W = 0x60 (=96) → 0x40 (=64): 32 steps = 25 ms
// total timeout: 0x7F (=127) → 0x3F = 64 steps = 50 ms
WWDG->CFR = (1u << 8) // WDGTB = /8
| (3u << 7) // EWI off
| 0x60; // W = 0x60
WWDG->CR = (1u << 7) | 0x7F; // WDGA = 1, counter = max
}
static inline void wwdg_kick(void) {
WWDG->CR = (WWDG->CR & ~0x7F) | 0x7F; // refresh — 0x7F write
}

이제 25ms ~ 50ms 사이wwdg_kick()이 호출되어야 합니다. 더 빨라도 더 늦어도 reset.

#4. Debug freeze

디버거에서 break point 걸어두면 보드가 멈춰 워치독이 reset 발사합니다. debug 빌드에서는 freeze 비트를 set합니다.

DBGMCU->APB1FZ |= DBGMCU_APB1_FZ_DBG_IWDG_STOP
| DBGMCU_APB1_FZ_DBG_WWDG_STOP;

릴리즈 빌드는 반드시 freeze 안 함. 실제 hang 시 reset이 동작하지 않으면 안 됩니다.

#5. Reset 원인 확인

reset 후 RCC->CSR에서 어떤 reset이었는지 알 수 있습니다.

typedef enum {
RESET_POR, // power-on
RESET_PIN, // NRST pin
RESET_SOFT, // NVIC_SystemReset()
RESET_IWDG, // independent watchdog
RESET_WWDG, // window watchdog
RESET_LPWR, // low-power management
RESET_BOR, // brown-out
} reset_cause_t;
reset_cause_t get_reset_cause(void) {
uint32_t csr = RCC->CSR;
RCC->CSR |= RCC_CSR_RMVF; // clear flags
if (csr & RCC_CSR_IWDGRSTF) return RESET_IWDG;
if (csr & RCC_CSR_WWDGRSTF) return RESET_WWDG;
if (csr & RCC_CSR_SFTRSTF) return RESET_SOFT;
if (csr & RCC_CSR_PORRSTF) return RESET_POR;
if (csr & RCC_CSR_PINRSTF) return RESET_PIN;
if (csr & RCC_CSR_BORRSTF) return RESET_BOR;
if (csr & RCC_CSR_LPWRRSTF) return RESET_LPWR;
return RESET_POR;
}

main 첫 줄에서 호출해 Flash에 cause를 기록해 두면 field에서 IWDG reset이 자주 나는가를 분석할 수 있습니다.

#측정 / 동작 확인

워치독 동작 검증은 일부러 hang을 만듭니다.

iwdg_init_1sec();
GPIOA->BSRR = (1u << 5); // LED on
delay_ms(500);
GPIOA->BSRR = (1u << 21); // LED off
delay_ms(500);
GPIOA->BSRR = (1u << 5); // LED on
while (1); // hang here — watchdog should reset after 1 sec

LED가 켜졌다가 1초 후 보드가 reset 되면서 다시 켜졌다 꺼졌다 합니다. 깜빡임 주기가 정확하지 않으면 LSI 정밀도 ±10% 때문.

#자주 보는 함정

⚠️ iwdg_kick()을 main 어디에나 박음

main loop의 모든 path에 refresh가 있으면 hang 감지가 안 됨. 핵심 경로에 한 번만 둡니다.

⚠️ ISR에서 refresh

ISR이 살아 있어도 main이 죽을 수 있습니다. main loop의 정상 end에서만 refresh.

⚠️ Debug freeze 빠뜨림

JTAG/SWD로 break 걸면 1초 후 reset. debug 빌드는 freeze 비트 set.

⚠️ IWDG timeout이 너무 짧음

100 ms timeout은 1초 운영 동안 9번 refresh가 일어나야 합니다. spurious reset이 잦습니다. normal cycle의 3-5배 정도로 두는 것이 안전.

⚠️ WWDG window를 너무 좁게

window가 너무 좁으면 jitter 때문에 자주 reset. 처음에는 wide window (W = 0x50 정도)에서 시작.

⚠️ Reset cause를 안 기록

field에서 “왜 자꾸 reset 되는가”를 못 따라잡음. cause + timestamp를 backup register나 flash에 기록.

#정리

  • IWDG는 LSI 기반, 단순 timeout. Stop/Standby에서도 동작.
  • WWDG는 PCLK 기반, window 안에서만 refresh 허용. 강한 timing 보장.
  • Refresh는 main loop 핵심 경로에 한 번만, ISR에서 부르지 않음.
  • Multi-task는 check-in mask 패턴 — 모든 task가 OK해야 refresh.
  • Debug build는 freeze 비트 set, release는 clear.
  • Reset cause를 기록하면 field 분석이 쉬워집니다.

다음 편은 Flash 프로그래밍입니다. erase·write·EEPROM emulation을 다룹니다.

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  100. 100임베디드 전력 최적화 — Sleep Mode·Clock Gating·DVFS
  101. 101WCET 분석 기법 — Static·Measurement·Hybrid 방법론
  102. 102Lock-Free Ring Buffer 구현 — SPSC·Power-of-2·Memory Order
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  106. 106Compare-And-Swap 패턴 — Stack·Counter·Linked List 적용
  107. 107Atomic Operation 비용 분석 — Fence·Cache Line·Contention
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  109. 109ABA 문제 회피 — Tagged Pointer·Hazard·Generation Counter
  110. 110False Sharing 해결 — Cache Line Padding·SoA 적용
  111. 111MPMC Queue 구현 — Multi-producer Multi-consumer Lock-Free
  112. 112임베디드 디버깅 마인드셋 — 가설·격리·재현·이분탐색
  113. 113JTAG·SWD 안 붙을 때 — 핀·전압·속도·세션 진단
  114. 114GDB 원격 디버깅 — OpenOCD·J-Link·target remote 구성
  115. 115Cortex-M 하드폴트 분석 — Stacked Frame·CFSR 읽기
  116. 116UART 안 찍힐 때 — Bare-metal 체크리스트
  117. 117임베디드 부팅 실패 진단 — 단계별 Isolation
  118. 118인터럽트 누락·중복 진단 — Priority·Pending·Re-entry 추적
  119. 119메모리 오버플로우·오염 진단 — Canary·MPU·Pattern 분석
  120. 120타이밍·Race 진단 — Heisenbug 잡는 법
  121. 121통신 프로토콜 분석 — Logic Analyzer와 Protocol Decoder
  122. 122임베디드 로깅 시스템 설계 — 레벨·버퍼·SWO·Deferred
  123. 123임베디드 포스트모템 분석 — Core Dump와 Field Crash
  124. 124FPGA 기초 분석 — LUT·FF·BRAM·DSP 자원 구조
  125. 125Vivado 사용법 — Project·Constraint·Synth·Impl·Bitstream
  126. 126PCIe BAR 매핑 분석 — Config Space·Enumeration·MMIO 접근
  127. 127AXI 인터페이스 — AXI4·AXI4-Lite·AXI-Stream 비교
  128. 128Zynq PS-PL 통신 — GP·HP·ACP 인터페이스 선택
  129. 129Mailbox Protocol 분석 — Host와 Accelerator를 잇는 Doorbell
  130. 130Command Queue·Submission Queue — NVMe·XDMA 공통 패턴
  131. 131DMA Completion 메커니즘 — Interrupt·Polling·Completion Ring
  132. 132PCIe Streaming 분석 — BAR Type·MSI-X·Kernel Bypass
  133. 133Vitis HLS 분석 — Pragma·Pipeline II·Dataflow 실전 감각
  134. 134HLS 최적화 기법 — Pipeline·Unroll·Partition·Dataflow
  135. 135Vitis AI 분석 — DPU·xmodel·VART
  136. 136OpenCL on FPGA — Kernel·Channel·Burst Memory 분석
  137. 137Intel Quartus 사용법 — Platform Designer·Nios II·HLS
  138. 138Edge Inference 분석 — Cloud vs Edge·Latency·Privacy
  139. 139NPU 아키텍처 분석 — Ethos·Hexagon·Systolic Array 비교
  140. 140딥러닝 Quantization 분석 — PTQ·QAT·INT8·INT4·Calibration
  141. 141TensorRT 분석 — ONNX→Engine·FP16·INT8·DLA·Multi-Stream
  142. 142TFLite Micro 분석 — Op Resolver·Tensor Arena·Cortex-M
  143. 143ONNX Runtime 분석 — Execution Provider와 Cross-Platform 배포
  144. 144Edge Thermal Management — Throttling·DVFS·Fan Curve·Sustained
  145. 145NVIDIA Jetson 분석 — Nano·Xavier·Orin·Thor·JetPack·DLA·VPI
  146. 146Zero-Copy Camera Pipeline — V4L2·DMA-BUF·GPU Import·NPU 직결
  147. 147온디바이스 LLM 추론 — llama.cpp·GGUF·MLX·KV Cache·NPU Backend
  148. 148Cortex-M33 TF-M·TrustZone — Secure Firmware·PSA·MCUboot
  149. 149Matter·Thread 분석 — IoT 통합 표준·Commissioning·Multi-Fabric
  150. 150PCIe → CXL 진화 — 같은 PHY 위 cache-coherent 프로토콜 추가
  151. 151QEMU CXL Type 3 디바이스 에뮬레이션 — 노트북에서 CXL 개발 환경 구축
  152. 152Linux CXL 드라이버 분석 — cxl_pci·cxl_core·region·DAX