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江科大STM32入门——读写备份寄存器（BKP）实时时钟(RTC)笔记整理

article 2025/1/15 4:38:28

wx：嵌入式工程师成长日记

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RTC是一个独立的定时器，BKP并不能完全掉电不丢失，其可以完成一些主电源掉电时，保存少量数据的任务。而RTC在主电源掉电的时候保证掉电不丢失的关键就是BKP。

（一）时间戳

1、简介

  • Unix时间戳(UnixTimestamp)定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数（只用秒来计数，永不进位）
  • 时间戳存储在一个秒计数器中，秒计数器为32位/64位的整型变量（32位2038年到头，无符号是2106年）
  • 世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间

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对于计算器来说一个永不进位的数据，无论是存储还是计算，都是非常方便的，因此在计算程序的底层，应用非常广泛。需要显示当前时间时，直接转换成年月日时分秒这个的格式就行了。

【使用好处】：

①简化硬件电路：在设计RTC硬件电路的时候，直接弄一个很大的秒寄存器就行了，不需要考虑年月日进位大小月平年论润，非常友好。

②进行时间间隔的计算非常方便。

③存储方便，只需要一个很大的变量表示秒数。

2、GMT/UTC

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3、时间戳转换

C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数，可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换

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（二）BKP外设

  • BKP（备份寄存器）

  • BKP可用于存储用户应用程序数据。当VDD(2.0~3.6V)电源被切断，他们仍然由VBAT(1.8~3.6V)维持供电。当系统在待机模式下被唤醒，或系统复位或电源复位时，他们也不会被复位。

  • (VBAT：当使用电池或其他电源连接到VBAT脚上时，当VDD断电时，可以保存备份寄存器的内容和维持RTC的功能。如果应用中没有使用外部电池，VBAT引脚应接到VDD引脚上)

  • TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除

    1. TAMPER引脚是用于引入检测信号（可以是或上升沿/下降沿）的，当发生入侵时，将清除BKP所有内容，并申请中断。

    2. 并且是由备用电源供电，主电源断电后侵入检测仍然有效，以保证数据安全

  • RTC引脚输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

  • 存储RTC时钟校准寄存器

  • 用户数据存储容量：20字节(中容量和小容量)/84字节(大容量和互联型）

  • 如果备用电源VBAT和主电源VCC都断电了，就会清除数据，因为BKP本质是RAM存储器，掉电丢失数据

2、BKP基本结构

橙色的是后背区域，除了BKP还有RTC电路。STM32后备区的特性是的那个VDD主电源掉电时，后备区仍然可以由VBAT的备用电池供电。当VDD主电源上电时候，后背区域会由VBAT切换到VDD，可以节省电池电量。

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（三）RTC外设

  • RTC(Real Time Clock)实时时钟

  • RTC是一个独立的定时器，可为系统提供时钟和日历的功能

  • RTC和时钟配置系统处于后备区域，系统复位时数据不清零，VDD(2.0~3.6V)断电后可借助VBAT(1.8~3.6V)供电继续走时。

  • 32位的可编程计数器

  • 20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟（确保给到计数器的是1Hz的频率）

  • 可选择三种RTC时钟源：（LSE（低速外部时钟）主要就是供RTC的，只有这一路时钟可以通过VBAT备用电池供电）

    • HSE时钟除以128(通常为8MHz/128)

    • LSE振荡器时钟(通常为32.768KHz)

    • LSI振荡器时钟(40KHz)

2、RTC框图

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3、RTC基本结构

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4、硬件电路

如果没有外部电池，建议VBAT引脚接到VDD，就是VBAT和主电源接到一起，并且再连接一个100nF的滤波电容

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（四）RTC常用函数

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);//RTC 中断使能：通过传入指定的中断类型 RTC_IT 和状态 NewState，实现对 RTC 中断的使能或失能控制。
void RTC_EnterConfigMode(void);//进入 RTC 配置模式：用于进入 RTC 的配置状态，以便进行相关参数的修改。
void RTC_ExitConfigMode(void);//退出 RTC 配置模式：在完成 RTC 配置操作后，使用此函数退出配置模式。
uint32_t RTC_GetCounter(void);//获取 RTC 计数器的值：返回 RTC 计数器的当前数值。
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);//设置 RTC 计数器的值：将 RTC 计数器设置为指定的数值 CounterValue。
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);//设置 RTC 预分频的值：为 RTC 预分频设置特定的值 PrescalerValue。
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);//设置 RTC 闹钟的值：设定 RTC 闹钟的触发值为 AlarmValue。
uint32_t RTC_GetDivider(void);//获取 RTC 预分频分频因子的值：获取当前 RTC 预分频分频因子的数值。
void RTC_WaitForLastTask(void);//等待最近一次对 RTC 寄存器的写操作完成：确保之前对 RTC 寄存器的写入操作已经完成。
void RTC_WaitForSynchro(void);//等待 RTC 寄存器与 RTC 的 APB 时钟同步：等待 RTC 相关寄存器（如 RTC_CNT、RTC_ALR 和 RTC_PRL）与 APB 时钟完成同步。
FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);//检查指定的 RTC 标志位设置与否：通过传入标志位 RTC_FLAG，返回其状态。
void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);//清除 RTC 的待处理标志位：清除指定的 RTC 标志位。
ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);//检查指定的 RTC 中断发生与否：根据传入的中断类型 RTC_IT，判断中断是否发生。
void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);//清除 RTC 的中断待处理位：清除指定 RTC 中断的待处理位。

读写RTC实时时钟步骤

1.开启PWR和BKP的时钟  PWR的开启函数为RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); 开启后备电源的时钟  BKP的开启函数RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); 开启BKP外设的时钟
2.使能备份区域的访问  在STM32中，想访问RTC和BKP，就要先开启备份区域的访问权限。  函数：PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
3.判断是否需要初始化RTC
4.开启LSE时钟    开启LSE时钟 RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);    等待LSE时钟开启完毕 while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);    选择RTCCLK时钟为LSERCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);    使能RTCCLK时钟 RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
5.等待时钟同步    因为可能在恢复主电源之后，APB1总线刚刚恢复震荡频率，但是RTCCLK需要经过外部震荡源分频后才能有一次输出。    如果直接读取，会导致读取不准确。     所以需要等待RTCCLK产生上升沿来激活更新一下时间戳计数器，这时APB1直接读取。 所以软件读取时必须等待RTCCLK来一个上升沿。    函数：RTC_WaitForSynchro(); (等待时钟同步)
6.等待写入完成    对RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行。    可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。 当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器    函数：RTC_WaitForLastTask();
7.设置RTC预分频器    设置预分频器RTC_SetPrescaler(32768 - 1);    等待写入完成RTC_WaitForLastTask();
8.写入前其实是需要设置RTC_CRL寄存器中的CNF位    RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL（预分频器）、RTC_CNT（时间戳计数器）、RTC_ALR（闹钟寄存器）寄存器
9.设置CNT时间戳计数器时间    利用C语言中time.h来转换时间戳并写入
在BKP备份寄存器中写入特定数据。为下次复位或仅主电源断电后上电时判断是否初始化打下基础
初始RTC：void MyRTC_Init(void){    /*开启时钟*/    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);     //开启PWR的时钟    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);     //开启BKP的时钟    /*备份寄存器、RTC访问使能*/    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);                            //使用PWR开启对备份寄存器和RTC的访问    if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)          //通过写入备份寄存器的标志位，判断RTC是否是第一次配置                                                            //if成立则执行第一次的RTC初始化    {        RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);                          //开启LSE时钟        while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);  //等待LSE准备就绪        RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);             //选择RTCCLK来源为LSE        RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);                              //RTCCLK使能        RTC_WaitForSynchro();                               //等待同步        RTC_WaitForLastTask();                              //等待上一次操作完成        RTC_SetPrescaler(32768 - 1);                        //设置RTC预分频器，预分频后的计数频率为1Hz        RTC_WaitForLastTask();                              //等待上一次操作完成        MyRTC_SetTime();                                    //设置时间，调用此函数，全局数组里时间值刷新到RTC硬件电路        BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);           //在备份寄存器写入自己规定的标志位，用于判断RTC是不是第一次执行配置    }    else                                                    //RTC不是第一次配置    {        RTC_WaitForSynchro();                               //等待同步        RTC_WaitForLastTask();                              //等待上一次操作完成    }}
时钟设置：void MyRTC_SetTime(void){    time_t time_cnt = 0;    //定义秒计数器数据类型    struct tm time_date;    //定义日期时间数据类型
    time_date.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900;       //将数组的时间赋值给日期时间结构体    time_date.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1;    time_date.tm_mday = MyRTC_Time[2];    time_date.tm_hour = MyRTC_Time[3];    time_date.tm_min = MyRTC_Time[4];    time_date.tm_sec = MyRTC_Time[5];
    time_cnt = mktime(&time_date) - 8 * 60 * 60;    //调用mktime函数，将日期时间转换为秒计数器格式                                                    //- 8 * 60 * 60为东八区的时区调整    RTC_SetCounter(time_cnt);                       //将秒计数器写入到RTC的CNT中    RTC_WaitForLastTask();                          //等待上一次操作完成}
读取时间：void MyRTC_ReadTime(void){    time_t time_cnt;        //定义秒计数器数据类型    struct tm time_date;    //定义日期时间数据类型
    time_cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60;      //读取RTC的CNT，获取当前的秒计数器                                                    //+ 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
    time_date = *localtime(&time_cnt);              //使用localtime函数，将秒计数器转换为日期时间格式
    MyRTC_Time[0] = time_date.tm_year + 1900;       //将日期时间结构体赋值给数组的时间    MyRTC_Time[1] = time_date.tm_mon + 1;    MyRTC_Time[2] = time_date.tm_mday;    MyRTC_Time[3] = time_date.tm_hour;    MyRTC_Time[4] = time_date.tm_min;    MyRTC_Time[5] = time_date.tm_sec;}

（五）BKP常用函数

void BKP_DeInit(void);//恢复缺省配置（用于清空BKP所有BKP寄存器）
void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel);//配置TAMPER引脚的有效电平
void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState);//是否开启侵入检测功能
void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState);//是否开启中断
void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource);//时钟输出功能配置（在RTC引脚上输出时钟信号、RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲、秒脉冲）
void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue);//设置RTC校准值
void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data); //写BKP备份寄存器 
uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR); //读BKP寄存器 
FlagStatus BKP_GetFlagStatus(void);//查看标志位
void BKP_ClearFlag(void);//清除标志位
ITStatus BKP_GetITStatus(void);//查看中断标志位
void BKP_ClearITPendingBit(void);//清除中断标志位

读写BKP备份寄存器步骤

1.开启PWR(电源控制)和BKP的时钟    PWR的开启函数为RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); （开启后备电源VBAT）    BKP的开启函数RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); 开启BKP外设的时钟，都在APB1总线下
2.使能备份区域的访问    因为RTC实时时钟和BKP备份寄存器，都处于备份区域中。在STM32中，想访问RTC和BKP，就要先开启备份区域的访问权限。    函数：PWR_BackpAccessCmd(ENABLE);
3.读写操作    写入：BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,Data);    读出：Data = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);
uint16_t WriteArr[] = {0x0000, 0x0001};uint16_t ReadArr[2] = { 0 };
int main(){    //使能时钟电源和后备接口时钟    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
    //使能备份访问控制    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);    while(1)    {        if(KEY_Get() == 1)        {            //写入BKP            BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,WriteArr[0]);            BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2,WriteArr[1]);
            WriteArr[0]++;            WriteArr[1]++;        }        //读取BKP        ReadArr[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);        ReadArr[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);    }}

http://www.kler.cn/a/503124.html

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