BKP（备份寄存器）和 RTC(实时时钟)

news2025/6/2 7:35:24

什么是BKP？

        备份寄存器（BackupRegister）是42个16位的寄存器（不同设备存在差异：20字节（中容量和小容量）/84字节（大容量和互联型）），可用来存储 最多84个字节的用户应用程序数据。他们处在备份域里。（当VDD电 源被切断，他们仍然由VBAT维持供电。）

特点：

  • 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。
  • 当断电后，后备寄存器中写入的数据会丢失。

作用：

 管理侵入检测 和 RTC校准功能

        复位后，对 备份寄存器 和 RTC的访问 被禁止，并且 备份域 被保护以防止可能存在的意外的写操作。执行以下操作可以使能对备份寄存器和RTC的访问：

  • 通过设置寄存器RCC_APB1ENR的 PWREN 和 BKPEN 位来 打开电源 和 后备接口的时钟。
  • 电源控制寄存器(PWR_CR)的 DBP位 来使能对 后备寄存器和 RTC的访问。

BKP框图 

小实验：读写BKP后备寄存器 

bkp.c文件代码：

#include "rtc.h"

RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};
void rtc_init(void){
    //要想读写BKP  
    //1.要开始电源和后背寄存器的时钟
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();   
    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
    //使能后备寄存器
    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
    
    rtc_handle.Instance = RTC;
    rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;
    rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;    
    HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}

/*读后备寄存器中的数据，并返回*/
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx){
    
    uint32_t data = 0;
    
    data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&rtc_handle, bkrx);
    
    return (uint16_t)data;
}

/*对后备寄存器中写数据，指定参数：哪个寄存器，写入的数据*/
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data){
    
    HAL_RTCEx_BKUPWrite(&rtc_handle,bkrx,data);
}
  • bkp.h文件代码
#ifndef __RTC_H__
#define __RTC_H__
#include "stm32f1xx.h"

void rtc_init(void);
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx);
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data);

#endif
  •  mian.c文件代码
#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"


int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    uart1_init(115200);
    printf("hello,world\r\n");
    rtc_init();
    
    rtc_write_bkr(1,0xABCD);
    printf("读出来的十六进制的数是：%X\r\n",rtc_read_bkr(1));
    
    while(1)
    { 
    }
}

实验现象：

  • 现象1：当系统复位后，之前写入的的数据依旧被打印出来。
  • 现象2：断电后，后备寄存器中的数据会丢失。 

什么是RTC? 

        实时时钟是一个独立的定时器。 RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟 和 日历的功能(F1芯片是没有这个功能的)。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

和上面的BKP原理相同：        

        RTC模块 和 时钟配置系统 (RCC_BDCR寄存器) 处于后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后， RTC的设置和时间维持不变。

        复位后，对备份寄存器和RTC的访问被禁止，并且备份域被保护以防止可能存在的意外的写操作。执行以下操作可以使能对备份寄存器和RTC的访问：

  • 通过设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位来 打开电源 和 后备接口 的时钟
  • 电源控制寄存器(PWR_CR)的DBP位来使能对 后备寄存器和 RTC的访问。

RTC框图 

 简图：

可选择三种RTC时钟源：

  • 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）

32位的可编程计数器(CNT)，可对应Unix时间戳的秒计数器。

Unix时间戳（格林威治 -- 北京时间)是从1970年1月1日的 00：00：00（UTC/GMT的午夜）开始所经过的秒数，不考虑闰秒。

20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟。

（参考手册）图： 

RTC寄存器 

  • 备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)

  • RTC控制寄存器高位(RTC_CRH) 

  • RTC控制寄存器低位(RTC_CRL) 

  •  RTC预分频装载寄存器(RTC_PRLH/RTC_PRLL) 

  • RTC预分频器余数寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL) 

RTC库函数 

  • 获取时间、日期、闹钟的函数： 

  •  设置时间、日期、闹钟的函数：

  • 获取 RTC控制寄存器中的RTOFF位是否置1：可以进行写操作

RTC驱动步骤

 小实验1：读写RTC时间实验

实验目的

配置RTC来实现，设置时钟和日期 

硬件清单

 stm32f103c8t6、USB转TTL、ST-Link

实验代码 

  • rtc.c文件代码：
#include "rtc.h"
#include "stdio.h"

RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};

void rtc_init(void){
    //要想读写BKP  
    //1.要开始电源和后背寄存器的时钟
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();   
    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
    //使能后备寄存器
    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
    
    rtc_handle.Instance = RTC;
    rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;
    rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;    
    HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}

void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc){
    if(hrtc->Instance == RTC){
       __HAL_RCC_RTC_ENABLE();
        //配置外部时钟源(3种)：LSE,HSE,LSI
        RCC_OscInitTypeDef osc_initstruct = {0};
        
        osc_initstruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
        osc_initstruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
        osc_initstruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
        HAL_RCC_OscConfig(&osc_initstruct);
        
        //配置RTC选择的外部时钟源
        RCC_PeriphCLKInitTypeDef periph_initstruct = {0};
        periph_initstruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;
        periph_initstruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;
        
        HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&periph_initstruct);
        
        HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn,2,2);
        HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
    }
}

/*读后备寄存器中的数据，并返回*/
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx){
    
    uint32_t data = 0;
    data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&rtc_handle, bkrx);
    return (uint16_t)data;
}

/*对后备寄存器中写数据，指定参数：哪个寄存器，写入的数据*/
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data){
    HAL_RTCEx_BKUPWrite(&rtc_handle,bkrx,data);
}

/*获取时间的函数*/
void rtc_get_time(void){
    RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};
    RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};
    
    HAL_RTC_GetTime(&rtc_handle,&rtc_time,RTC_FORMAT_BIN);
    HAL_RTC_GetDate(&rtc_handle,&rtc_date,RTC_FORMAT_BIN);
    
    printf("rtc time: %d-%02d-%02d;%02d:%02d:%02d\r\n",rtc_date.Year + 2000,rtc_date.Month,rtc_date.Date,rtc_time.Hours,rtc_time.Minutes,rtc_time.Seconds);
}

/*设置时间的函数*/
void rtc_set_time(struct tm time_data){
    RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};
    RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};
    
    rtc_time.Hours = time_data.tm_hour;
    rtc_time.Minutes = time_data.tm_min;
    rtc_time.Seconds = time_data.tm_sec;
    
    HAL_RTC_SetTime(&rtc_handle,&rtc_time,RTC_FORMAT_BIN);
    
    rtc_date.Year = time_data.tm_year - 2000;
    rtc_date.Month = time_data.tm_mon;
    rtc_date.Date = time_data.tm_mday;
    HAL_RTC_SetDate(&rtc_handle,&rtc_date,RTC_FORMAT_BIN);
    
    while(!__HAL_RTC_ALARM_GET_FLAG(&rtc_handle,RTC_FLAG_RTOFF));
}

注意事项： 在MspInit（）函数中，初始化：三个时钟源和RTC的时钟源：

  •  HAL_RCC_OscConfig( )； //三个时钟源的选择
  •  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig( )； //RTC时钟源的选择

在设置时间的函数中，要判断RCC控制寄存器中的RTOFF的标志位是否置1：可以读写。

上面代码的意思是：若RTOFF位没有置1，进行等待。

  • rtc.h文件代码：
#ifndef __RTC_H__
#define __RTC_H__
#include "stm32f1xx.h"
#include "time.h"

void rtc_init(void);
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx);
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data);

void rtc_get_time(void);
void rtc_set_time(struct tm time_data);
void rtc_set_alarm(struct tm time_date);
#endif
  • mian.c文件代码
#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    uart1_init(115200);
    printf("hello,world\r\n");
    rtc_init();
    
    if(rtc_read_bkr(1) != 0xABED){
        rtc_write_bkr(1,0xABED);
        printf("读出来的十六进制的数是：%X\r\n",rtc_read_bkr(1));
        struct tm time_data;
    
        time_data.tm_year = 2025;
        time_data.tm_mon = 5;
        time_data.tm_mday = 30;
        time_data.tm_hour = 11;
        time_data.tm_min  = 31;
        time_data.tm_sec = 0;
        rtc_set_time(time_data);  
    }
    while(1)
    { 
        rtc_get_time();
        delay_ms(1000);
    }
}

总结：要复习函数中的形参传入结构体知识点。 

小实验2：RTC闹钟实验

     实验目的

     设置闹钟

    实验代码

    • MspInit（）函数中添加：

    •  中断服务函数

    •  设置闹钟的实验

    •  rtc.h文件代码
    #ifndef __RTC_H__
#define __RTC_H__
#include "stm32f1xx.h"
#include "time.h"

void rtc_init(void);
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx);
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data);

void rtc_get_time(void);
void rtc_set_time(struct tm time_data);
void rtc_set_alarm(struct tm time_date);
#endif
    • mian.c文件代码 
    #include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"


int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* LED初始化 */
    uart1_init(115200);
    printf("hello,world\r\n");
    rtc_init();
    
    if(rtc_read_bkr(1) != 0xABED){
        rtc_write_bkr(1,0xABED);
        printf("读出来的十六进制的数是：%X\r\n",rtc_read_bkr(1));
        struct tm time_data;
    
        time_data.tm_year = 2025;
        time_data.tm_mon = 5;
        time_data.tm_mday = 30;
        time_data.tm_hour = 11;
        time_data.tm_min  = 31;
        time_data.tm_sec = 0;
        rtc_set_time(time_data);  
        
        struct tm alarm_date;
        
        alarm_date.tm_hour = 11;
        alarm_date.tm_min = 31;
        alarm_date.tm_sec = 20;
        
        rtc_set_alarm(alarm_date);
    }
    while(1)
    { 
        rtc_get_time();
        delay_ms(1000);
    }
}

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