【STM32】BKP备份寄存器与RTC实时时钟

news2024/9/23 19:20:14

本篇博客重点在于标准库函数的理解与使用，搭建一个框架便于快速开发

目录

BKP简介

 BKP代码注解

读写备份寄存器

复位备份寄存器

BKP代码

RTC简介

RTC代码注解 

RTCCLK时钟源选择

分频器配置

时钟同步

RTC代码

MyRTC.h

 MyRTC.c

main.c 

BKP简介

BKP（Backup Registers）备份寄存器 ，可用于存储用户应用程序数据。

  • 当VDD（2.0~3.6V）电源被切断，BKP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，BKP也不会被复位，所有备份寄存器内容不被清除
  • BKP控制寄存器还用来管理侵入检测和RTC校准功能。
  • TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除
  • 在PC13（即RTC）引脚上，(当该引脚不用于侵入检测时)可输出RTC校准时钟，RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

 BKP代码注解

来自参考手册

系统复位后，对后备寄存器和RTC的访问被禁止，这是为了防止对后备区域(BKP)的意外写操作。执行以下操作将使能对后备寄存器和RTC的访问：

● 设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位，使能电源和后备接口时钟

● 设置电源控制寄存器PWR_CR的DBP位，使能对后备寄存器和RTC的访问

BKP,PWR,RTC均在APB1总线上

由RCC时钟树，需使能APB1总线上BKP,PWR的时钟

 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP,  ENABLE);
 //使能电源和后备接口时钟

 PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
 //设置电源控制寄存器PWR_CR的DBP位，使能对后备寄存器和RTC的访问

读写备份寄存器

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）

//BKP_DRx: x根据容量选择，x:[1, 42]
//BKP_DR为16位数据类型

BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5); //写备份寄存器
BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);//读备份寄存器

复位备份寄存器

BKP_DRx寄存器不会被系统复位、电源复位、从待机模式唤醒所复位。 它们可以由备份域复位来复位或(如果侵入检测引脚TAMPER功能被开启时)由侵入引脚事件复位

当然也可以通过写所有的备份寄存器为0来复位

BKP_DeInit();//备份域复位，复位BKP寄存器，清除备份寄存器数据

BKP代码

main.c 

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	Key_Init();
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP,  ENABLE);
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

	while(1)
	{
		KeyNum = Key_Scan();
		if( KeyNum == 1)
		{
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
		}
		if( KeyNum == 2)
		{
			BKP_DeInit();
		}
		
		OLED_ShowHexNum(1, 1, BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1), 4);
	}
}

RTC简介

RTC（Real Time Clock）实时时钟，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(RCC_BDCR寄存器)处于后备区域，系统复位或从待机模式唤醒时，数据不清零，RTC的设置和时间维持不变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，可对应Unix时间戳的秒计数器

20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟

RTC框图

STM32F10xxx可选择三种RTCCLK：     

HSE（外部高速）时钟除以128（通常为8MHz/128）   

LSE（外部低速）振荡器时钟（通常为32.768KHz）   

LSI（内部低速）振荡器时钟（40KHz）

只有中间这一路的时钟，可以通过VBAT备用电池供电，上下两路时钟，在主电源断电后，是停止运行的

外接晶振

外部高速晶振（银白色）为8MHz,外部低速晶振（黑色）为32.768KHz

STM32的晶振电路

RTC代码注解 

RTCCLK时钟源选择

一旦RTC时钟源被选定，直到下次后备域被复位，它不能在被改变。

	//选择LSE
    RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启LSE时钟
	while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);// 等待外部32.3768kHz振荡器就绪
		
	RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//RTCCLK通过时钟选择器选择LSE时钟
	RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能RTCCLK


/*选择LSI：40kHz
	RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
	while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);
		
	RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
	RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
*/

分频器配置

通过设置重装载寄存器RTC_PRL为 32768 - 1，设置RTCCLK分频系数 ,计数器为重装载值，自减到0后的下一个时钟上升沿溢出 ，为后面的计数器产生1s的时钟

  RTC_SetPrescaler(32768 - 1);
  RTC_WaitForLastTask();//等待上一次对RTC寄存器的写操作已经完成。

时钟同步

读取RTC寄存器，软件必须等待RSF（寄存器同步标志）为1，以确保RTC_CNT、RTC_ALR或RTC_PRL已经被同步

除了RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器外，所有的系统寄存器都由系统复位或电源复位进行异步复位。 RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器仅能通过备份域复位信号复位

	if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5) 
	{
/* 每次更新程序，初始化函数中，都会重新设置时间，使用备份寄存器的数据置标志位，标记是否第一次RTC设置时间
只有主电源和备用电源都掉电，再重新初始化RTC，设置时间
*/
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		RTC_WaitForSynchro();//等待时钟同步
		RTC_WaitForLastTask();//之前没有写RTC寄存器，不调用也可
		
		RTC_SetPrescaler(32768 - 1);
		RTC_WaitForLastTask();
		
		MyRTC_SetTime();//设置计时时间
		
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);//写备份寄存器，相当于标志位，已经初始化
	}
	else
	{
       //防止意外，不调用也可
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
    }

RTC代码

time.c文件函数

函数作用

struct tm* localtime(const time_t*);

秒计数器转换为日期时间（当地时间）

time_t mktime(struct tm*);

日期时间转换为秒计数器（当地时间）

秒计数器为0代表伦敦的1970-1-1 0:0:0

单片机通过库函数并不能获取当地时间，需要自己给计数器值加时间偏移。

MyRTC.h

#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H

extern uint16_t MyRTC_Time[];

void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);

#endif

 MyRTC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <time.h>

uint16_t MyRTC_Time[] = {2023, 1, 1, 23, 59, 55};//储存时间

void MyRTC_SetTime(void);

void MyRTC_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
	
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
	{
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
		
		RTC_SetPrescaler(32768 - 1);
		RTC_WaitForLastTask();
		
		MyRTC_SetTime();
		
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
	}
	else
	{
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
	}
}

//如果LSE无法起振导致程序卡死在初始化函数中
//可将初始化函数替换为下述代码，使用LSI(40KHz)当作RTCCLK
/* 
void MyRTC_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
	
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
	{
		RCC_LSICmd(ENABLE);
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
		
		RTC_SetPrescaler(40000 - 1);
		RTC_WaitForLastTask();
		
		MyRTC_SetTime();
		
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
	}
	else
	{
       //LSE可由备用电源供电，LSI无法由备用电源供电，故主电源掉电时，RTC走时会暂停
       //每次复位，需重新初始化LSI作为RTCCLK时钟
		RCC_LSICmd(ENABLE);
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		//
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
	}
}*/

void MyRTC_SetTime(void)
{
	time_t time_cnt;
	struct tm time_date;
	
	time_date.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900;//年份从1900开始储存，最小值为70
	time_date.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1; //0~11表示1到12月
	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;//MyRTC_Time数组代表的时间减去8小时的秒数，东八区，time_cnt为英国格林尼治1970-01-01 00:00:00至今的秒数

	
	RTC_SetCounter(time_cnt);
	RTC_WaitForLastTask();
}

void MyRTC_ReadTime(void)
{
	time_t time_cnt;
	struct tm time_date;
	
	time_cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60;//time_cnt为英国格林尼治1970-01-01 00:00:00至今的秒数+加上8小时的秒数
	
	time_date = *localtime(&time_cnt);
	
	MyRTC_Time[0] = time_date.tm_year + 1900;
	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;
}

main.c 

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"

int main(void)
{
	OLED_Init();
	MyRTC_Init();
	
	OLED_ShowString(1, 1, "Date:XXXX-XX-XX");
	OLED_ShowString(2, 1, "Time:XX:XX:XX");
	OLED_ShowString(3, 1, "CNT :");
	OLED_ShowString(4, 1, "DIV :");
	
	while (1)
	{
		MyRTC_ReadTime();
		
		OLED_ShowNum(1, 6, MyRTC_Time[0], 4);
		OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2);
		OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2);
		OLED_ShowNum(2, 6, MyRTC_Time[3], 2);
		OLED_ShowNum(2, 9, MyRTC_Time[4], 2);
		OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2);
		
		OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetCounter(), 10);
		OLED_ShowNum(4, 6, RTC_GetDivider(), 10);
	}
}

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