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stm32之BKP备份寄存器和RTC时钟

news 来源：原创 2025/5/13 6:48:04

目录

  • 1.时间戳
    • 1.1 Unix时间戳
    • 1.2 UTC/GMT
    • 1.3 时间戳转换
      • **1.** `time_t time(time_t*)`
      • **2.** `struct tm* gmtime(const time_t*)`
      • **3.** `struct tm* localtime(const time_t*)`
      • **4.** `time_t mktime(struct tm*)`
      • **5.** `char* ctime(const time_t*)`
      • **6.** `char* asctime(const struct tm*)`
      • **7.** `size_t strftime(char*, size_t, const char*, const struct tm*)`
  • 2.BKP
    • 2.1 简介
        • **寄存器资源**
        • **PC13 引脚功能**
    • 2.2 基本结构
  • 3.RTC时钟
    • 3.1 简介
      • **3.1.1 RTC 的主要特性**
      • **3.1.2 访问 RTC 的流程**
      • **3.1.3 RTC 的典型应用**
      • **3.1.4 RTC 的优势**
    • 3.2 框图（详细结构）
    • 3.3 RTC 的基本结构
    • 3.4 硬件电路
    • 3.5 使用注意事项
      • **3.5.1 使能对 BKP 和 RTC 的访问**
      • **3.5.2 同步寄存器（RSF）状态**
      • **3.5.3 进入 RTC 配置模式**
      • **3.5.4 写操作完成前必须等待**
      • **3.5.5 概括**
        • **关键操作流程**
        • **可能的错误操作**
        • **优化建议**
  • 4.实验
  • 5.扩展

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1.时间戳

1.1 Unix时间戳

Unix 时间戳定义为从 UTC 时间的 1970 年 1 月 1 日 0 点 0 分 0 秒（称为 Unix 纪元时间，Epoch Time）开始，所经过的总秒数，不考虑闰秒的影响。

时间戳是通过一个整数型变量存储的，常见的位宽是 32 位 或 64 位：

  • 32 位整数：能够记录约 136 年（正负 68 年）。
  • 64 位整数：可记录的时间范围非常宽，基本可以覆盖所有时间需求。

秒计数器记录的是 UTC 时间，与不同的时区无关。

全世界所有地区的秒计数器值相同，但通过添加偏移量（时区）可以换算成当地时间。

  • UTC 的 1970 年 1 月 1 日 0:0:0 对应秒计数器为 0。
  • 北京时间（UTC+8）的 1970 年 1 月 1 日 8:0:0 对应的秒计数器值仍为 0。

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  • 计数器值为 0 时：

    • UTC 时间：1970-1-1 0:0:0
    • 北京时间：1970-1-1 8:0:0

  • 秒计数器值为 10,000,000,000：

    • UTC 时间：2001-9-9 1:46:40
    • 北京时间：2001-9-9 9:46:40

  • 秒计数器值为 1,672,588,795：

    • UTC 时间：2023-1-1 15:59:55
    • 北京时间：2023-1-1 23:59:55

1.2 UTC/GMT

  1. GMT（Greenwich Mean Time，格林尼治标准时间）：
    • GMT 是一种基于地球自转的时间计量系统。
    • 地球每自转一周被划分为 24 小时，时间间隔是均匀的，用来作为时间标准。
    • GMT 主要用于历史上的时间定义，现代已经逐渐被更精准的 UTC 替代。
  1. UTC（Universal Time Coordinated，协调世界时）：
    • UTC 是一种基于原子钟的时间计量系统，是目前全球通用的时间标准。
    • UTC 的定义：
      • 1 秒被精确定义为：铯 133 原子基态的两个超精细能级间在零磁场下辐射 9,192,631,770 周持续的时间。
    • UTC 的调整机制：
      • 地球自转的时间并非完全均匀，地球自转一天的时间与 UTC 之间的差异可能会超过 0.9 秒。
      • 为了保持协调一致，UTC 会通过闰秒来调整时间，使其与地球自转周期保持同步。
  1. 两者的区别：
    • GMT 基于地球自转，时间间隔固定，但相对不够精确。
    • UTC 基于原子钟，精准度更高，可以通过调整闰秒与地球自转周期保持一致。

1.3 时间戳转换

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

函数作用
time_t time(time_t*);获取系统时钟
struct tm* gmtime(const time_t*);秒计数器转换为日期时间（格林尼治时间）
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）
char* ctime(const time_t*);秒计数器转换为字符串（默认格式）
char* asctime(const struct tm*);日期时间转换为字符串（默认格式）
size_t strftime(char*, size_t, const char*, const struct tm*);日期时间转换为字符串（自定义格式）

img

1. time_t time(time_t*)

获取系统当前时间的秒计数器值（Unix 时间戳）。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {time_t current_time;current_time = time(NULL); // 获取当前时间戳printf("当前时间的时间戳是：%ld\n", current_time);return 0;
}

输出示例：

当前时间的时间戳是：1672588795

2. struct tm* gmtime(const time_t*)

将秒计数器转换为 UTC 格式的日期时间。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {time_t current_time = time(NULL); // 获取当前时间戳struct tm *utc_time = gmtime(&current_time); // 转换为 UTC 时间printf("UTC 时间是：%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",utc_time->tm_year + 1900, // 年从 1900 开始utc_time->tm_mon + 1,     // 月从 0 开始utc_time->tm_mday,utc_time->tm_hour,utc_time->tm_min,utc_time->tm_sec);return 0;
}

输出示例：

UTC 时间是：2023-01-01 16:59:55

3. struct tm* localtime(const time_t*)

将秒计数器转换为本地时间（根据时区调整）。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {time_t current_time = time(NULL); // 获取当前时间戳struct tm *local_time = localtime(&current_time); // 转换为本地时间printf("本地时间是：%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",local_time->tm_year + 1900,local_time->tm_mon + 1,local_time->tm_mday,local_time->tm_hour,local_time->tm_min,local_time->tm_sec);return 0;
}

输出示例：

本地时间是：2023-01-01 23:59:55

4. time_t mktime(struct tm*)

将本地时间结构转换为秒计数器。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {struct tm time_info = {0};// 设置一个本地时间：2023-01-01 12:00:00time_info.tm_year = 2023 - 1900; // 年份从 1900 开始time_info.tm_mon = 0;            // 月份从 0 开始time_info.tm_mday = 1;time_info.tm_hour = 12;time_info.tm_min = 0;time_info.tm_sec = 0;time_t timestamp = mktime(&time_info); // 转换为时间戳printf("2023-01-01 12:00:00 的时间戳是：%ld\n", timestamp);return 0;
}

输出示例：

2023-01-01 12:00:00 的时间戳是：1672545600

5. char* ctime(const time_t*)

将时间戳转换为默认格式的字符串（含换行符）。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {time_t current_time = time(NULL); // 获取当前时间戳char *time_string = ctime(&current_time); // 转换为字符串printf("当前时间是：%s", time_string); // 输出字符串（带换行符）return 0;
}

输出示例：

当前时间是：Sun Jan  1 23:59:55 2023

6. char* asctime(const struct tm*)

将日期时间结构转换为默认格式的字符串（含换行符）。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {struct tm time_info = {0};// 设置一个时间结构time_info.tm_year = 2023 - 1900;time_info.tm_mon = 0;time_info.tm_mday = 1;time_info.tm_hour = 12;time_info.tm_min = 0;time_info.tm_sec = 0;char *time_string = asctime(&time_info); // 转换为字符串printf("时间是：%s", time_string); // 输出字符串（带换行符）return 0;
}

输出示例：

时间是：Sun Jan  1 12:00:00 2023

7. size_t strftime(char*, size_t, const char*, const struct tm*)

将日期时间结构转换为自定义格式的字符串。

#include <stdio.h>
#include <time.h>int main() {time_t current_time = time(NULL); // 获取当前时间戳struct tm *local_time = localtime(&current_time); // 转换为本地时间char buffer[100];// 自定义格式化：年-月-日 小时:分钟:秒strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time);printf("当前本地时间是：%s\n", buffer);return 0;
}

输出示例：

当前本地时间是：2023-01-01 23:59:55

2.BKP

2.1 简介

BKP 的基本功能：

  1. 存储用户数据：
    • BKP 提供了一组独立的寄存器，能够存储应用程序的重要数据，例如系统状态、传感器校准参数等。
    • 在大容量和互联型产品中，BKP 提供了 42 个 16 位寄存器，可存储 84 字节数据。
    • 在中容量和小容量产品中，BKP 仅提供 20 字节数据寄存器。
  1. 掉电保护：
    • BKP 工作在备份域（Backup Domain）中，由 VBAT 供电。
    • 即使主电源 VDD 被切断，BKP 寄存器的数据仍然不会丢失。
    • 这种特性非常适合存储掉电后仍需保存的数据，例如：
      • 实时时钟（RTC）配置。
      • 防篡改事件标志。
      • 系统重要的用户数据。
  1. 复位保护：
    • 当系统处于待机模式被唤醒时，或者发生 系统复位 或 电源复位 时，备份寄存器的数据仍然保持不变。
    • 只有特定的备份域复位操作（通过设置 RCC_BDCR 寄存器的 BDRST 位）才能清除 BKP 数据。

BKP 控制寄存器：

备份寄存器的控制寄存器（BKP_CR）用于管理以下功能：

  1. 防篡改检测：
    • BKP 控制寄存器支持 防篡改检测（Tamper Detection） 功能。
    • 当检测到未授权的访问或数据篡改时，可以触发中断以通知系统。
    • 具体防篡改功能包括：
      • 数据被篡改时产生中断。
      • 清除备份寄存器数据。
  1. RTC 校准功能：
    • BKP 控制寄存器可以配合 RTC 校准功能使用。
    • 用于存储 RTC 校验值、调节 RTC 校准值，并提供时钟输出到 PC13 引脚。
  1. 支持多种输出功能：
    • BKP 控制寄存器能够控制在 PC13 引脚上输出不同信号：
      • RTC 校准时钟。
      • RTC 闹钟脉冲。
      • RTC 秒脉冲。

如何访问 BKP 寄存器：

默认情况下，备份域和备份寄存器被保护，无法直接访问。以下是访问流程：

  1. 使能时钟：
    • 设置 RCC_APB1ENR 寄存器的 PWREN 位 和 BKPEN 位，打开电源和后备接口的时钟。
  1. 解除写保护：
    • 设置电源控制寄存器（PWR_CR）的 DBP 位（Disable Backup Domain Write Protection）。
    • 只有在该位被置位后，才能对备份寄存器和 RTC 进行写操作。
  1. 备份域复位（可选）：
    • 如果需要清空备份域的数据（包括 RTC 和 BKP 寄存器），可以设置 RCC_BDCR 寄存器的 BDRST 位。

BKP 的应用场景：

BKP 寄存器的主要应用场景如下：

  1. 存储关键数据：
    • 可以存储掉电后需要保留的重要数据，例如：
      • RTC 时间。
      • 校准参数。
      • 加密密钥。
      • 系统配置。
  1. 防篡改检测：
    • 用于检测是否存在未授权的数据访问或修改。
    • 一旦检测到篡改，可以通过中断通知系统，同时清除备份寄存器中的数据。
  1. RTC 校准：
    • 配合 RTC 使用，用于存储 RTC 校验值，并在 PC13 引脚输出校准信号、闹钟脉冲或秒脉冲。
  1. 数据备份：
    • 当系统进入低功耗或待机模式时，BKP 是一种可靠的数据存储方案。

BKP 的硬件资源:

寄存器资源

在大容量和互联型产品中，BKP 包括：

  • 42 个 16 位的备份寄存器（BKP_DR1 到 BKP_DR42），每个寄存器可以存储 2 字节，共计 84 字节。
  • BKP 控制寄存器，用于配置防篡改检测和 RTC 校准功能。
PC13 引脚功能

PC13 引脚在 BKP 配置中支持输出以下信号：

  • RTC 校准时钟（RTC_CALIB_CLK）。
  • RTC 闹钟脉冲（RTC_ALARM）。
  • RTC 秒脉冲（RTC_SECOND）。

使用 BKP 的注意事项

  1. 写保护机制：
    • 默认情况下，备份域和 BKP 寄存器是受保护的，必须按照正确的流程解锁才能进行写操作。
    • 避免意外写入或修改。
  1. VBAT 电源支持：
    • 确保在主电源断电时，VBAT 能够正常供电，以保证 BKP 数据不会丢失。
  1. 防篡改检测的正确配置：
    • 如果使用防篡改检测功能，应正确设置中断处理程序，以防止误报或数据丢失。
  1. 低功耗模式的应用：
    • 在进入待机或低功耗模式时，可以将重要数据写入 BKP，以便唤醒后能够快速恢复状态。

2.2 基本结构

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3.RTC时钟

3.1 简介

RTC（Real Time Clock，实时时钟）是一种独立的定时器模块，用于提供时间和日历功能。它包含一个连续计数的计数器，在适当的软件配置下，能够提供精确的时间跟踪和日期维护功能。RTC 模块特别适合需要低功耗、掉电保护的嵌入式应用场景。

RTC 是嵌入式系统（如 STM32 微控制器）中非常重要的功能模块之一，其设计允许在系统复位或待机模式唤醒后保持时间和设置不变。它在后备域（Backup Domain）内工作，利用备用电池（VBAT）维持供电，即使主电源关闭，RTC 的计时功能仍然能正常运行。

3.1.1 RTC 的主要特性

\1. 灵活的计时功能

  • RTC 模块提供一个 32 位的连续计数器，用于测量较长的时间段。
  • 通过软件可以设置和修改计数器的值，以重新定义当前的时间和日期。

\2. 可编程的预分频器

  • RTC 允许配置一个可编程的预分频系数，最高可以分频到 2^20。
  • 通过调整分频系数，可以精确地设置 RTC 的时钟频率，以满足不同的时间基准需求。

\3. 独立的时钟源

RTC 模块支持以下三种时钟源，具体选择由硬件设计和应用需求决定：

  1. HSE（High-Speed External）时钟：
    • 高速外部振荡器时钟（HSE）可以通过除以 128 的方式作为 RTC 时钟源。
    • 高速时钟一般供内部的应用程序和主要外设使用
  1. LSE（Low-Speed External）振荡器：
    • 低速外部振荡器时钟（通常为 32.768 kHz 晶体），提供高稳定性，非常适合 RTC。
    • 低速时钟主要给看门狗和RTC时钟使用
  1. LSI（Low-Speed Internal）振荡器：
    • 低速内部振荡器（内部 40 kHz 振荡器），功耗较低，但精度略逊于 LSE。

注意：RTC 的时钟频率必须低于 APB1 接口时钟（PCLK1）的四分之一。

\4. 多种复位类型

RTC 支持两种不同类型的复位：

  1. 系统复位：
    • APB1 接口由系统复位控制。
  1. 后备域复位：
    • RTC 核心（包括预分频器、闹钟、计数器和分频器）仅受后备域复位的影响。通过设置 RCC_BDCR 寄存器的 BDRST 位，可以复位 RTC 核心。

\5. 多种中断功能

RTC 提供 3 种专门的中断功能，能够实现丰富的时间事件管理：

  1. 闹钟中断：
    • RTC 可以配置一个软件可编程的闹钟，触发闹钟中断，常用于定时唤醒或事件提醒。
  1. 秒中断：
    • 可产生一个周期性中断信号，周期最长为 1 秒，适合用于定时任务。
  1. 溢出中断：
    • 当 RTC 的 32 位计数器溢出（从最大值回滚到 0）时触发，指示计数器循环完成。

\6. 持久性

  • RTC 位于备份域中，由备用电池（VBAT）供电。
  • 即使主电源 VDD 断开，RTC 的计数器和设置仍能正常运行。
  • 系统复位或待机模式唤醒后，RTC 的配置和时间数据保持不变。

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4-16 MHz HSE OSC：外部的4-16MHz高速石英晶体振荡器，也就是晶振，一般都是接8MHz。

  • 需要先进性128的分频，后续的分频器在进行适当的分频，就可以输出1Hz的频率信号给计数器

LSE OSC 32.768 kHz：外部的 32.768 kHz（215）的低速晶振，一般是给RTC使用的（最常用）

LSI RC 40 KHz：内部的40 KHz低速RC晶振，可以提供给RTC，但一般是备用方案，给看门狗提供时钟的情况比较多

3.1.2 访问 RTC 的流程

默认情况下，RTC 和后备寄存器的访问被禁止，这是为了防止意外的写操作对关键数据造成破坏。以下步骤可以解锁 RTC 和后备寄存器的访问权限：

\1. 使能电源和后备接口时钟

通过设置 RCC_APB1ENR 寄存器的以下两位：

  • PWREN 位：使能电源模块。
  • BKPEN 位：使能后备接口时钟。

\2. 解除写保护

设置 PWR_CR 寄存器的 DBP 位（Disable Backup Domain Write Protection）。

  • 解除写保护后，可以对 RTC 和后备寄存器进行读写操作。

\3. 配置 RTC 时钟源

在 RCC_BDCR 寄存器中选择 RTC 的时钟源，常见配置为：

  • 设置 RTCSEL 位 选择时钟源（LSE、LSI 或 HSE）。
  • 通过设置 RTCEN 位 启用 RTC。

\4. 后备域复位（可选）

如果需要重置 RTC 的配置，可以通过设置 RCC_BDCR 寄存器的 BDRST 位 触发后备域复位。

3.1.3 RTC 的典型应用

\1. 时间和日历功能

RTC 的主要应用是提供精确的时间和日期跟踪功能。结合 32 位计数器和软件支持，可以实现年、月、日、时、分、秒等信息的完整计算和管理。

\2. 闹钟功能

RTC 支持配置闹钟时间，当达到设定时间时，触发闹钟中断。常用于：

  • 定时唤醒嵌入式系统。
  • 提供定时提醒功能。

\3. 周期性事件管理

RTC 的秒中断功能可以生成周期性信号，适合用于：

  • 定时任务。
  • 数据采集的时间基准。

\4. 超低功耗场景

RTC 模块在主电源关闭或进入待机模式时，依然可以通过备用电池工作，适合需要长时间低功耗运行的应用场景。

\5. 数据采集和日志记录

RTC 提供稳定的时间基准，可以用于时间戳记录和数据采集。

3.1.4 RTC 的优势

  1. 低功耗：RTC 工作在低功耗模式下，可以通过 VBAT 供电，适合掉电保护应用。
  2. 独立性：RTC 独立于主系统，即使 MCU 复位或掉电，时间信息也能保持不变。
  3. 多功能性：支持时间、日历、闹钟、秒中断和周期性事件管理。
  4. 高精度：结合 LSE 或 HSE 时钟源，可以提供高精度的时间跟踪。

3.2 框图（详细结构）

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RTC（实时时钟）模块位于 后备区域（Backup Domain） 中，依赖于备用电池（VBAT）供电，即使主电源关闭也可以保持运行。框图主要由以下几个模块组成：

  • 时钟输入与分频模块
  • RTC 可编程计数器
  • 控制寄存器与中断控制
  • 待机唤醒功能

这些模块协同工作以实现 RTC 的时间计数、闹钟、秒中断和溢出中断等功能。

(1) APB1 总线与接口

  • RTC 通过 APB1 总线（Advanced Peripheral Bus 1）连接到系统。

  • APB1 接口是 RTC 的通信接口，它允许 MCU（主控制器）通过寄存器对 RTC 进行配置和读取。

  • 注意：

    • APB1 接口的时钟频率 必须高于 RTC 时钟频率的 4 倍，确保数据通信的稳定性。

(2) RTC 时钟源（RTCCLK）

  • RTC 时钟源 RTCCLK 是 RTC 模块运行的核心时钟信号。支持三种时钟源选择：

    • HSE（高速外部时钟）/128：高精度晶振时钟。
    • LSE（低速外部振荡器）：通常为 32.768 kHz 晶体，精度高、功耗低。
    • LSI（低速内部振荡器）：40 kHz 内部振荡器，功耗低，但精度稍差。

  • RTC 时钟源通过 RCC 模块配置。

(3) RTC 预分频器

  • 预分频器（RTC Prescaler）是 RTC 模块的重要组成部分，用于将高频时钟（RTCCLK）分频为更低的频率，适合 RTC 计数器使用。

  • 功能：

    • 通过寄存器 RTC_PRL（重载值寄存器） 和 RTC_DIV（分频器寄存器） 设置分频值。
    • 比如，当输入时钟为 32.768 kHz，预分频器设置为 32767 时，每秒触发一次分频输出（1 Hz）。也就是PRL设置为32767（固定的），DIV初值可以设置为0，来一个输入脉冲，DIV-1，溢出，输出一个输出脉冲，同时DIV被重载为32727；后面每来一个输入脉冲，DIV的值减1，直到减到0时，再来一个输入脉冲，DIV溢出，输出一个脉冲信号，同时DIV继续回到32767。实现每来一个32768脉冲的时钟，输出的是1脉冲的时钟，也就是32.768 kHz被分频为1Hz
    • 输出时钟作为 RTC 计数器（RTC_CNT） 的输入时钟。

(4) RTC 可编程计数器

  • RTC 计数器（RTC_CNT） 是一个 32 位的递增计数器，用于存储当前的时间值。

  • 工作原理：

    • RTC_CNT 每秒递增 1（当预分频器设置为 1 秒时基）。
    • 软件可以读取 RTC_CNT 的值来获取当前的时间戳。
    • 计数器可以被设置为任意值，以实现时间的初始化或校准。

(5) 闹钟功能

  • RTC 提供 RTC_ALR（闹钟寄存器），用户可以通过设置闹钟时间与 RTC_CNT 的值进行比较。

  • 当 RTC_CNT 的值与 RTC_ALR 相等时：

    • 触发 RTC_Alarm 中断。
    • 闹钟事件可以用于唤醒系统或执行定时任务。

(6) RTC 控制寄存器（RTC_CR）

  • RTC_CR 是 RTC 的核心配置寄存器，用于控制模块功能和中断管理。

  • 主要功能：

    • RTC_Second 中断（SECF 和 SECIE）：
      • 每秒触发一个中断信号，用于实现周期性任务。
    • RTC_Overflow 中断（OWF 和 OWIE）：
      • 当 RTC_CNT 溢出（从最大值回到 0）时触发。但一般是不会触发的，因为这里的CNT定义的是一个32位的无符号数，到2106年的时候才会溢出（时间戳）
    • RTC_Alarm 中断（ALRF 和 ALRIE）：
      • 当 RTC_CNT 等于 RTC_ALR 的值时触发。
    • 通过 NVIC 中断控制器 管理中断优先级和响应。

(7) 中断和待机模式唤醒

  • RTC 的中断信号（RTC_Alarm、RTC_Second、RTC_Overflow）可以触发系统中断，通过 NVIC 中断控制器 传递给 CPU 处理。

  • 唤醒功能：

    • RTC_Alarm 信号还可以通过 WKUP pin（唤醒引脚） 唤醒系统，从待机模式恢复到正常运行模式。
    • 在低功耗应用中，RTC 是常用的唤醒触发器。

(8) 后备区域与掉电保护

  • RTC 位于后备区域（Backup Domain），由备用电池（VBAT）供电。
  • 即使主电源关闭，RTC 的计数器和寄存器依然能正常运行。
  • 在掉电或复位后，通过 VBAT 保持 RTC 的设置和当前时间不丢失。

3.3 RTC 的基本结构

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(1) 初始化 RTC

  1. 选择 RTC 时钟源：
    • 配置 RCC 模块，选择 RTCCLK 的来源（LSE、LSI 或 HSE/128）。
  1. 配置预分频器：
    • 设置 RTC_PRL 和 RTC_DIV，确保 RTC_CNT 每秒递增 1（或其他所需频率）。
  1. 解除写保护：
    • 通过 PWR_CR 的 DBP 位解除后备域写保护，允许修改 RTC 的配置。
  1. 启动 RTC：
    • 启用 RTC_CR 寄存器中的相关位，开始 RTC 计数。

(2) 读取时间

  • 通过 APB1 接口读取 RTC_CNT 的值，获取当前时间。

(3) 配置闹钟

  • 设置 RTC_ALR 寄存器的值为目标时间。
  • 启用 RTC_ALR 中断，等待闹钟事件触发。

(4) 响应中断

  • 当 RTC_Alarm、RTC_Second 或 RTC_Overflow 中断触发时，系统可以通过 NVIC 响应中断信号，执行相关操作。

(5) 唤醒系统

  • 在低功耗模式下，RTC_Alarm 信号可以通过 WKUP pin 唤醒系统。

3.4 硬件电路

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3.5 使用注意事项

3.5.1 使能对 BKP 和 RTC 的访问

RTC 位于 后备区域（Backup Domain），默认情况下对其访问是受限制的。这是为了保护后备区域（包括 RTC 和 BKP 寄存器）数据免于意外的写操作。要使能对 RTC 和后备区域的访问，需要执行以下步骤：

  1. 使能 PWR 和 BKP 的时钟：

操作：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
    • 设置 RCC_APB1ENR 寄存器的 PWREN 和 BKPEN 位。
      • PWREN 位：使能电源模块（PWR）的时钟。
      • BKPEN 位：使能后备区域（BKP）的时钟。
  1. 解除后备区域的写保护：

操作：

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
    • 设置 PWR_CR 寄存器的 DBP 位（Disable Backup Domain Write Protection）。
    • 在解除写保护后，允许对 RTC 和后备区域进行写操作。

3.5.2 同步寄存器（RSF）状态

在某些情况下，RTC 的 APB1 接口可能处于禁止状态（如系统启动后第一次访问 RTC），此时需要等待 RTC 同步完成，才能正常读取 RTC 寄存器的值。

  1. 检查 RTC_CRL 的 RSF 位：
    • RSF 位（寄存器同步标志位）：指示 RTC 是否已经与 APB1 总线同步。
    • 如果 RSF 位未被置位（同步未完成），则软硬件操作必须等待 RSF 位被置位后才能继续。
  1. 清除 RSF 标志：

操作：

while (RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_RSF) == RESET); // 等待同步完成
    • 软件必须清除 RSF 位，等待同步完成。
    • 确认同步完成后，才能读取 RTC 的计数器值。

img

3.5.3 进入 RTC 配置模式

要对 RTC 进行配置（如设置计数器、预分频器或闹钟寄存器的值），必须让 RTC 进入 配置模式（Configuration Mode）。

  1. 设置 CNF 位：
    • 通过设置 RTC_CRL 寄存器的 CNF 位，进入配置模式。
    • 配置完成后，必须清除 CNF 位，退出配置模式。
  1. 可配置的寄存器：
    • RTC_PRL（预分频器寄存器）：用于配置 RTC 的时钟分频值。
    • RTC_CNT（计数器寄存器）：设置 RTC 的当前计数值。
    • RTC_ALR（闹钟寄存器）：设置 RTC 的闹钟值。
  1. 操作流程：

示例代码：

RTC_EnterConfigMode();            // 进入配置模式
RTC_SetPrescaler(32767);          // 设置预分频器值
RTC_SetCounter(0);                // 设置计数器值
RTC_SetAlarm(3600);               // 设置闹钟值
RTC_ExitConfigMode();             // 退出配置模式
    • 进入配置模式，修改寄存器值，退出配置模式。

3.5.4 写操作完成前必须等待

RTC 的所有写操作都是异步完成的，写操作可能需要一定时间。要确保写入的值生效，必须等待上一次写操作完成后，再进行下一次写操作。

  1. 检查 RTOFF 状态：
    • RTOFF 位（写完成标志位）：当 RTOFF 位为 1 时，表示 RTC 的寄存器写操作已经完成，可以进行下一次写操作。
    • 在修改任何 RTC 寄存器前，必须先检查 RTOFF 位为 1。
  1. 操作：

示例代码：

while (RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_RTOFF) == RESET); // 等待写完成
    • 每次写操作完成后，检查 RTOFF 位，确保写入成功。

3.5.5 概括

关键操作流程
  1. 使能 PWR 和 BKP 的时钟。
  2. 解除写保护（设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问）。
  3. 检查同步状态（RSF 位）。若在读取RTC寄存器时，RTC的APB1接口曾经处于禁止状态，则软件首先必须等待RTC_CRL寄存器中的RSF位（寄存器同步标志）被硬件置1 — 也就是RTC_WaitForSynchro函数，可以去看其定义就可以发现是对RSF标志位进行设置的
  4. 进入配置模式（设置 CNF 位）。
  5. 修改 RTC 寄存器的值：
    • RTC_PRL（预分频器寄存器）
    • RTC_CNT（计数器寄存器）
    • RTC_ALR（闹钟寄存器）
  1. 确保写操作完成（检查 RTOFF 位，仅当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器）。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。仅当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器 ---- 也就是RTC_WaitForLastTask函数，去看其函数定义可以发现其就是对RTOFF状态进行循环查询是否处于更新中
  2. 退出配置模式（清除 CNF 位）。
可能的错误操作
  • 未使能时钟： 如果 PWR 和 BKP 的时钟未使能，将无法访问 RTC 和后备寄存器。
  • 未解除写保护： 如果未设置 DBP 位，则无法对 RTC 和后备寄存器进行写操作。
  • 未等待同步完成： 如果 RSF 位未被置位而直接读取寄存器，可能会导致读取错误。
  • 未等待写完成： 如果在 RTOFF 位清零时修改寄存器，可能会覆盖之前的写操作。
优化建议
  • 在代码中加入足够的错误检查，确保每一步操作的状态都满足要求。
  • RTC 的配置流程较为复杂，建议封装成函数，减少出错几率。
#include "stm32f10x.h"void RTC_Init(void) {// 1. 使能 PWR 和 BKP 的时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);// 2. 解除写保护PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);// 3. 选择 LSE 作为 RTC 时钟源RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET); // 等待 LSE 就绪// while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET); // 等待 LSE 就绪RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);// 4. 启用 RTC 时钟RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);// 5. 等待 RTC 同步完成RTC_WaitForSynchro();RTC_WaitForLastTask();			  //等待上一次操作完成，确保写操作完成// 6. 配置 RTC// RTC_EnterConfigMode();            // 进入配置模式,其实也可以不用写，下面的RTC_SetPrescaler函数其实内部就调用了RTC_SetPrescaler(32767);          // 设置预分频器（1 秒为基准）RTC_WaitForLastTask();            // 确保写操作完成RTC_SetCounter(0);                // 设置计数器初始值为 0，根据设置的分频后的时钟，会以1s的时间间隔开始自增RTC_WaitForLastTask();            // 确保写操作完成// RTC_ExitConfigMode();             // 退出配置模式，和RTC_EnterConfigMode同理
}int main(void) {RTC_Init();                       // 初始化 RTCwhile (1) {uint32_t time = RTC_GetCounter(); // 获取当前时间printf("当前时间：%lu 秒\n", time);}
}

4.实验

4.1 BKP

📎12-1 读写备份寄存器.zip

img

hardware：

  • 📎Key.c📎Key.h📎OLED.c📎OLED.h📎OLED_Font.h

User

  • 📎main.c ---- 主要看该文件中的函数使用

4.2 RTC

📎12-2 实时时钟.zip

img

Hardware：

  • 📎OLED.c📎OLED.h📎OLED_Font.h

User：

  • 📎main.c

System：

  • 📎MyRTC.c📎MyRTC.h

具体的函数去看函数手册中的：

  • img
  • img

5.扩展

STM32 有5个时钟源:HSI、HSE、LSI、LSE、PLL。

  • HSI是高速内部时钟，RC振荡器，频率为8MHz，精度不高。
  • HSE是高速外部时钟，可接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时 钟源，频率范围为4MHz~16MHz。
  • LSI是低速内部时钟，RC振荡器，频率为40kHz，提供低功耗时钟。WDG
  • LSE是低速外部时钟，接频率为32.768kHz的石英晶体。RTC
  • PLL为锁相环倍频输出，其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE或者HSE/2。倍频可选择为2~16倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。

系统时钟SYSCLK可来源于三个时钟源：

  • HSI振荡器时钟
  • HSE振荡器时钟
  • PLL时钟

重要的时钟有：

  • SYSCLK(系统时钟)
  • AHB总线时钟
  • APB1总线时钟(低速): 速度最高36MHz
  • APB2总线时钟(高速): 速度最高72MHz
  • PLL时钟

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