IWDG·WWDG 워치독 구현 — Independent vs Window 비교
#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
| 특성 | IWDG | WWDG |
|---|---|---|
| Clock | LSI (~32 kHz internal RC) | PCLK1 |
| Reset 조건 | 시간 초과 | 시간 초과 또는 너무 빠른 refresh |
| Stop/Standby에서 | 동작 (LSI 살아있음) | 정지 |
| 정밀도 | ±10% (LSI 변동) | clock 정밀도 따름 |
| 용도 | 일반 안전망 | 강한 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, 256Reload (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 범위 | 동작 |
|---|---|
| > 0x80 | 초기 상태 (start 전) |
| 0x7F ~ 0x50 | refresh 너무 빠름 → reset |
| 0x50 ~ 0x40 (window) | refresh OK |
| < 0x40 | refresh 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;}
// mainiwdg_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 4static volatile uint32_t task_alive_mask;#define ALL_TASKS_MASK ((1u << TASKS) - 1)
void task_alive(int id) { task_alive_mask |= (1u << id);}
// 최상위 supervisorvoid 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 사이에 wwdg_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 ondelay_ms(500);GPIOA->BSRR = (1u << 21); // LED offdelay_ms(500);GPIOA->BSRR = (1u << 5); // LED onwhile (1); // hang here — watchdog should reset after 1 secLED가 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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