BKP相关知识点

1. BKP 备份域是什么？能做什么？

• 备份域（Backup domain）是一块断电不丢的小区域（前提是 VBAT 供电不断），包含：

  • BKP 数据寄存器：F103C8T6 有 10 个 16 位备份寄存器：BKP_DR1…DR10（高密度才是 42 个）。

  • **RTC（实时时钟）**相关寄存器与时钟选择控制（在 RCC 的 BDCR 等）。

  • Tamper 防拆/防篡改引脚与相关控制（通常在 PC13）。

  • RTC 输出/校准时钟可复用到 PC13。

• 供电：备份域由 VBAT 引脚供电（F103C8T6 封装上有 VBAT），当主电源 VDD 掉电但 VBAT 仍在，BKP 寄存器与 RTC 计数仍然保留。

• 典型用途：

  • 断电不丢的小数据（校准参数、设备 ID、上次状态、Boot 计数、密钥片段等）。

  • RTC 时钟与秒/报警输出。

  • Tamper 触发时自动清空备份域并产生中断/标志（防止被动过手脚的数据被保留）。

2. 访问/配置备份域的基本步骤

备份域默认写保护，要写它（含配置 LSE/RTC），必须按顺序“开门”：

HAL 版：

// 1) 开 PWR/BKP 外设时钟
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();// 2) 允许访问备份域（设置 PWR->CR.DBP）
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();  // 或：PWR->CR |= PWR_CR_DBP;// ——接下来才可以写：RCC->BDCR、BKP->DRx、RTC 配置等——

SPL/标准库版：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);   // 允许访问备份域

读 BKP_DRx 通常也建议先开 BKP 时钟；只有写操作必须先 DBP=1 解锁。

3. RTC 与备份域的关系（时钟源、选择与复位）

• RTC 时钟源（三选一）：

  1. LSE 32.768 kHz（外部 32k 晶振，高精度，推荐）

  2. LSI ~40 kHz（内部 RC，精度一般）

  3. HSE/128（由外部高速晶振分频，受系统时钟影响）

• 选择/开启在 RCC->BDCR：

  • LSEON/LSERDY/LSEBYP/LSEDRV 控制 LSE；

  • RTCSEL[1:0] 选择 RTC 时钟源；

  • RTCEN 使能 RTC；

  • BDRST：备份域复位（包含 RTC 与 BKP 寄存器全部清零）。

• 首次上电或备份域被复位后需要：

  1. 选择 RTC 时钟源并等待就绪；

  2. 使能 RTC；

  3. 配置 RTC 预分频（例如 LSE 时设为 32767 得到 1 Hz 计数）；

  4. 等待 RTC 写忙标志清除（F1 经典的 RTC_CRL 标志流程）。

HAL 典型初始化片段（LSE 作 RTC 源）：

// 假设系统时钟已 OK
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();// 1) 启动 LSE
RCC_OscInitTypeDef osc = {0};
osc.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
osc.LSEState = RCC_LSE_ON;
HAL_RCC_OscConfig(&osc);// 2) 选择 RTC 时钟源并使能
__HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_LSE);
__HAL_RCC_RTC_ENABLE();// 3) 初始化 RTC，设预分频得到 1Hz
RTC_HandleTypeDef hrtc = {0};
hrtc.Instance = RTC;
HAL_RTC_Init(&hrtc);   // 对于 F1，HAL 会内部做 PRL/CRL 的配置

稳定性：若使用 LSI，当温度/电压变化较大时 RTC 精度会明显漂移。LSE 外部 32k 晶振更稳定。

4. BKP 数据寄存器（断电不丢）

• F103C8T6 有 10 个 16-bit：BKP_DR1 … BKP_DR10。

• 常见技巧：存 32 位数就用两个寄存器（高 16/低 16）。

• 首次启动检测：放个 Magic 值（如 0xA5A5），用于区分“冷启动/数据有效”。

HAL 版读写（通过 RTCEx 宏）：

// 写
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0xA5A5);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR2, (uint16_t)(value & 0xFFFF));
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR3, (uint16_t)(value >> 16));// 读
uint16_t magic = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);
uint32_t value = ((uint32_t)HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3) << 16) |(uint32_t)HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2);

SPL/直接寄存器版：

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
BKP->DR1 = 0xA5A5;
uint16_t magic = BKP->DR1;

5. Tamper（防拆）与 PC13 的“多重身份”

• PC13 默认是普通 GPIO，但在备份域里还有两个“特殊功能”：

  1. Tamper 引脚：检测到设定的电平即触发“篡改事件”；

     • 触发后可自动清空所有 BKP_DR 寄存器（硬件行为），并置位标志，可选产生中断。

     • 相关配置在 BKP->CR/CSR/RTCCR（F1 架构）。

  2. RTC 输出/校准时钟输出：可把秒脉冲/报警或校准时钟输出到该脚。

     • 一旦使能此输出，PC13 将由备份域接管，不再是普通 GPIO。

也就是说：Tamper 与 RTC/校准输出都“占用”PC13，互斥关系要注意。很多蓝色小板 PC13 上挂了 LED（低电平亮），使能这些功能会改变 LED 行为。

SPL 版 Tamper 快速配置示例（低电平触发 + 中断）：

// 1) 开时钟 & 解锁备份域
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);// 2) 配置触发极性、开启 Tamper
BKP_TamperPinLevelConfig(BKP_TamperPinLevel_Low); // 低电平为事件
BKP_TamperPinCmd(ENABLE);// 3) 允许 Tamper 中断（可选）
BKP_ITConfig(ENABLE);// 4) NVIC 里打开 TAMPER_IRQn，并实现中断服务函数
void TAMPER_IRQHandler(void)
{if (BKP_GetITStatus() == SET) {// 这里说明发生了篡改事件，BKP_DR 已被硬件清零BKP_ClearITPendingBit();BKP_ClearFlag(); // 清除事件/标志// TODO: 做上报/保护动作}
}

清空行为：Tamper 事件发生时，硬件自动清零所有 BKP_DRx；不需要手动逐个清零（反而要注意别误以为数据还在）。

6. 在 PC13 输出 RTC 秒脉冲或校准时钟

• 在 BKP_RTCCR 里可以配置：

  • CCO（Calibration Clock Output）：把校准时钟输出（典型 512 Hz/1 Hz，取决于校准设置）。

  • ASOE/ASOS：选择并使能把 RTC 秒脉冲（1 Hz）或 RTC Alarm 输出到 PC13。

• 一旦启用这些输出，PC13 不再作为 GPIO。请勿再用普通 GPIOC->CRH 去配置它。

SPL 示例：输出 1 Hz 秒脉冲到 PC13：

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
// 关闭 Tamper，避免冲突
BKP_TamperPinCmd(DISABLE);// 选择“秒脉冲”并使能输出（名称可能因库版本不同略有差异）
BKP_RTCOutputConfig(BKP_RTCOutputSource_Second); // 选择秒脉冲
BKP_RTCOutputCmd(ENABLE);                         // 使能输出
// 现在 PC13 上能看到 1Hz 脉冲（蓝板 LED 会每秒闪烁）

7. 备份域“复位/丢失”的几种情形

• BDRST = 1：软件手动复位备份域 → RTC/BKP 全清零。

• VBAT 断电（且无 VDD）→ 备份域失电 → 数据丢失。

• Tamper 事件 → 自动清空 BKP_DR。

• 普通系统复位/看门狗复位/上电复位：只要 VBAT 始终存在，BKP_DR/RTC 内容会保留。

建议每次上电用 Magic + 校验值判断数据是否有效。

8. 常见易错点与排查

1. 忘记解锁 DBP：写 BKP/BDCR/RTC 没反应 → 先 HAL_PWR_EnableBkUpAccess() 或 PWR_BackupAccessCmd(ENABLE)。

2. 没开外设时钟：BKP/PWR 时钟未开 → 访问失败或 HardFault。

3. Tamper 与 PC13 冲突：你要输出秒脉冲/校准时钟就别开 Tamper（反之亦然），且 PC13 不再是普通 GPIO。

4. 误以为复位会清 BKP：普通复位不会清；只有 BDRST、Tamper、VBAT 失电才清。

5. HAL 回退到 LSI 未注意：LSE 启动失败（晶振或焊接问题）→ 若代码回退 LSI，RTC 精度会飘；建议打印 LSERDY 状态。

6. F1 特有的 RTC 写忙时序：若你直接操作 RTC 寄存器，需要按 RM0008 的 RTC_CRL 标志流程来写（RTOFF/RSF 等）。

9. 速查表（你常用到的寄存器/位）

• RCC->BDCR：LSEON/LSERDY/LSEBYP/LSEDRV, RTCSEL, RTCEN, BDRST

• PWR->CR：DBP（允许写备份域）

• BKP->DR1…DR10：10 个 16 位备份寄存器

• BKP->RTCCR：CCO（校准时钟输出）、ASOE/ASOS（秒/报警输出控制）

• BKP->CR/CSR：TPE/TPAL（Tamper 使能/极性）、TPIE（Tamper 中断）、TEF/TIF（事件/中断标志）、清标志位（写 1 清）

• RTC（F1 经典寄存器组）：PRLH/PRLL（预分频）、CNTH/CNTL（计数）、ALRH/ALRL（闹钟）、CRH/CRL（中断/状态）

读写实验：

rtc.c

// rtc.c: 提供 RTC（实时时钟）与 BKP（备份寄存器）相关的最小化封装
#include "rtc.h"// 声明一个全局的 RTC 句柄（HAL 的外设句柄对象）
// 初始化时需要把它的 Instance 指向 RTC 外设基址，并设置若干初始化参数。
RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};/*** @brief  初始化 RTC 子系统与备份域访问权限*         注意：这里的实现只做了“允许访问备份域 + 调用 HAL_RTC_Init”，*               并没有显式选择 RTC 时钟源（LSE/LSI/HSE），*               但对“仅读写 BKP 寄存器”的场景已经足够。*               如果你需要让 RTC 真的跑秒，请参考文末“改进建议”开启 LSE 等。*/
void rtc_init(void)
{// 1) 打开 PWR（电源控制）外设时钟：否则无法修改 PWR->CR.DBP 位__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();// 2) 打开 BKP（备份接口）外设时钟：否则无法访问 BKP 寄存器组__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();// 3) 取消备份域写保护（设置 PWR->CR.DBP=1），//    之后才能写 RCC->BDCR / BKP->DRx / RTC 寄存器等备份域资源HAL_PWR_EnableBkUpAccess();// 4) 配置 RTC 句柄的实例为 F1 系列的 RTC 外设rtc_handle.Instance = RTC;// 5) 预分频设置（F1 里这是 20bit 的 PRL 值，HAL 统一称 AsynchPrediv）//    如果 RTC 时钟源为 32768 Hz 的 LSE，把预分频设为 32767 可得到 1Hz 计数（32768/(32767+1)=1）rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;// 6) 关闭 RTC 输出（PC13 上不输出秒脉冲/报警/校准时钟）//    仅使用 BKP 时通常关闭；否则会占用 PC13，与普通 GPIO 冲突rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;// 7) 调用 HAL 初始化//    HAL_RTC_Init 内部会根据系列做必要的寄存器设置（不同系列流程不同）//    这里未显式选择 RTC 时钟源，若 HAL 未找到有效的 RTC 时钟，可能返回 HAL_ERROR；//    但“读写 BKP 寄存器”通常不依赖 RTC 计数，依然能工作。HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}/*** @brief  从 BKP 备份寄存器读取 16 位数据* @param  bkrx  备份寄存器编号参数（注意：HAL 的 API 期望传入的是宏 RTC_BKP_DR1..DR10，*                而不是数字 1..10，见文末改进建议）* @retval uint16_t 读到的数据*/
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx)
{uint32_t data = 0;// HAL_RTCEx_BKUPRead：// 第1个参数：RTC 句柄指针// 第2个参数：备份寄存器选择（应为 RTC_BKP_DR1..DR10 这类宏）// 返回值：以 32 位数返回，但 F103 的 BKP 寄存器本质为 16 位，这里我们再强转回 16 位data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&rtc_handle, bkrx);// 仅保留低 16 位返回return (uint16_t)data;
}/*** @brief  往 BKP 备份寄存器写 16 位数据* @param  bkrx  备份寄存器编号参数（注意：应使用 RTC_BKP_DR1..DR10 宏）* @param  data  待写入的数据（16 位）*/
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx, uint16_t data)
{// HAL_RTCEx_BKUPWrite：// 第1个参数：RTC 句柄指针// 第2个参数：备份寄存器选择（应为 RTC_BKP_DR1..DR10 宏）// 第3个参数：要写入的数据（HAL 用 32 位形参，但对 F1 的 BKP_DRx 其实只有 16 位有效）HAL_RTCEx_BKUPWrite(&rtc_handle, bkrx, data);
}

非常关键的说明：HAL_RTCEx_BKUPRead/Write() 的第 2 个参数不是“序号 1..10”，而是 RTC_BKP_DR1 ~ RTC_BKP_DR10 这些宏常量。
示例里把 bkrx 作为 uint8_t 传入（例如传了 1），如果碰巧 HAL 的实现使用“地址宏”，传 1 可能导致访问错误地址或 HardFault，只是某些库/编译器下“看起来能跑”。规范写法见文末“改进建议”。

main.c

// main.c: 演示如何初始化 BKP/RTC 并在 BKP 寄存器中写入与读取一个 16 位数
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"int main(void)
{// 1) 初始化 HAL 库（配置 SysTick、NVIC 优先级分组、Flash 加速等）HAL_Init();// 2) 配置系统时钟到 72 MHz（外部 HSE * 9），保证后续外设工作频率正确stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);// 3) LED 初始化（用于指示，具体实现见你的 led.c）led_init();// 4) 串口1初始化，波特率 115200，用于打印调试信息uart1_init(115200);// 5) 初始化 RTC / 备份域访问（允许写 BKP、调用 HAL_RTC_Init）rtc_init();// 6) 启动时打印一句话，表明程序已经运行printf("hello world!\\r\n");// 7) 往“某个”备份寄存器里写入 0xA5A5//    这里你的调用传的是 1（uint8_t），按 HAL 规范应传 RTC_BKP_DR1 宏，见文末建议rtc_write_bkr(1, 0xA5A5);// 8) 读取同一个备份寄存器并打印（%X 以十六进制大写输出）//    printf 的整型默认提升规则：uint16_t 会提升为 int 传入，%X 可正常打印printf("读出来的值为：%X\\r\n", rtc_read_bkr(1));while(1){ // 主循环空转；BKP 中的数据会一直保留（VBAT 不断电且未触发清除的情况下）}
}

实验现象

1.上电后串口输出：

hello world!
读出来的值为：A5A5

说明写入 BKP 寄存器（示例中意图是 DR1）成功，并读回了 0xA5A5。

2.如果只做“普通复位”（NRST / 看门狗 / 软件复位）：

• 由于备份域由 VBAT 供电且不会被普通复位清空，再次运行仍会打印：

读出来的值为：A5A5

即数据被跨复位保留。

3.如果完全断电（VDD 与 VBAT 都断）再上电：

• 备份域失电，BKP 寄存器内容丢失，读出的值可能变为 0x0000（或不可预期）。

• 再写一次后才会恢复为 A5A5。

4.如果你启用了 Tamper（未在本代码中启用）且发生篡改事件：

1. • 硬件会自动清空所有 BKP_DRx；

   • 读出的值会变成 0x0000，并置位 Tamper 标志（需要你的中断/轮询代码去清标志）。

总结：正常情况下，只要 VBAT 不断、不触发 BDCR 复位/不发生 Tamper，BKP 寄存器里的 0xA5A5 会跨复位、跨上电（VDD）保留。

重要注意点

1) 正确传入“备份寄存器编号”

HAL_RTCEx_BKUPRead/Write() 的第二个参数必须是下面这些宏之一，而不是 1..10 的普通数字：

// 对于 STM32F103C8T6（10 个 16 位备份寄存器）
RTC_BKP_DR1,  RTC_BKP_DR2,  RTC_BKP_DR3,  RTC_BKP_DR4,  RTC_BKP_DR5,
RTC_BKP_DR6,  RTC_BKP_DR7,  RTC_BKP_DR8,  RTC_BKP_DR9,  RTC_BKP_DR10

推荐把“序号 1..10”映射为宏，这样主程序仍可用“人类友好”的 1..10 调用：

// rtc.c 内部增加一个映射表（示例）
static const uint32_t s_bkp_idx_map[11] = {0,RTC_BKP_DR1, RTC_BKP_DR2, RTC_BKP_DR3, RTC_BKP_DR4, RTC_BKP_DR5,RTC_BKP_DR6, RTC_BKP_DR7, RTC_BKP_DR8, RTC_BKP_DR9, RTC_BKP_DR10
};uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkr_index_1_to_10)
{if (bkr_index_1_to_10 == 0 || bkr_index_1_to_10 > 10) return 0;return (uint16_t)HAL_RTCEx_BKUPRead(&rtc_handle, s_bkp_idx_map[bkr_index_1_to_10]);
}void rtc_write_bkr(uint8_t bkr_index_1_to_10, uint16_t data)
{if (bkr_index_1_to_10 == 0 || bkr_index_1_to_10 > 10) return;HAL_RTCEx_BKUPWrite(&rtc_handle, s_bkp_idx_map[bkr_index_1_to_10], data);
}

这样，在 main.c 中仍然可以用 rtc_write_bkr(1, 0xA5A5);，但底层会传入正确的 RTC_BKP_DR1。

备份域的“清空”场景

• RCC->BDCR.BDRST=1 会把 RTC 与 BKP 整个备份域复位（全清空）。

• VBAT 失电也会丢数据。

• Tamper 事件会自动清空所有 BKP_DRx。

再强调一次：只读写 BKP，不一定需要 RTC 走时

很多项目仅把 BKP 当作“掉电不丢的小 NVRAM”，不需要 RTC 真正计时；
这时只要：

• 开 PWR/BKP 时钟；

• 取消备份域写保护；

• 使用 HAL_RTCEx_BKUPRead/Write 即可。