STM32 之七 备份域（备份寄存器、备份SRAM）详解及数据丢失问题处理

某些STM32芯片提供了备份SRAM，例如STM32F系列芯片有4K的备份SRAM。然而在使用过程中发现备份区域数据丢失！下面从STM32系列芯片提供的整个备份域来看看啥情况。

电池备份域

  首先，这部分在参考手册的电源（PWR）章节有详细的介绍。器件的工作电压 (VDD) 要求介于 1.8 V 到 3.6 V 之间。嵌入式线性调压器用于提供内部 1.2 V数字电源。当主电源 VDD 断电时，可通过 VBAT 电压为实时时钟 (RTC)、RTC备份寄存器 和 备份 SRAM(BKP SRAM) 供电。具体如下图：

手册中有许多对于使用芯片时对于电源部分设计的要求，例如引脚的使用、电流的要求等等，具体见手册！

备份域访问

  复位后，备份域（RTC 寄存器、RTC 备份寄存器和备份 SRAM）将受到保护，以防止意外的写访问。要使能对备份域的访问，请按以下步骤进行操作：

访问 RTC 和 RTC 备份寄存器

1. 将 RCC_APB1ENR 寄存器中的 PWREN 位置 1，使能电源接口时钟（分别参见手册第 6.3.15 节和第 6.3.16 节了解 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 和 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx）
2. 将用于 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR)和 用于STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 DBP 位置 1，使能对备份域的访问
3. 选择 RTC 时钟源：参见手册第 6.2.8 节：RTC/AWU 时钟
4. 通过对 RCC 备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) 中的 RTCEN [15] 位进行编程，使能 RTC 时钟

访问备份 SRAM

1. 将 RCC_APB1ENR 寄存器中的 PWREN 位置 1，使能电源接口时钟（分别参见手册第 6.3.15 节和第 6.3.16 节了解 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 和 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx）。
2. 将用于 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 和用于STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 DBP 位置 1，使能对备份域的访问。
3. 通过将 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR) 中的 BKPSRAMEN 位置 1，使能备份 SRAM 时钟。

想要访问备份域还是非常简单的，下面以访问备份SRAM为例，从代码角度说明一下（具体见注释即可）：

/**
 * @brief （使用标准外设库）备份SRAM初始化
 * @param[in] void
 * @retval  NULL
 */
static void vBkpSramInit(void)
{
	/* 电源接口时钟使能 (Power interface clock enable) */
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
	
	/* DBP 位置 1，使能对备份域的访问 */
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	/* 通过将 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR) 中的 BKPSRAMEN 位置 1， 使能备份 SRAM 时钟 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_BKPSRAM, ENABLE);
	
	/* 应用程序必须等待备份调压器就绪标志 (BRR) 置 1，指示在待机模式和 VBAT 模式下会保持写入 RAM 中的数据。 */
	while(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_BRR) != SET);
}

/** （使用HAL库）备份SRAM初始化
 * 
 * @param[in]   NULL
 * @retval      Null
**/
void BKP_SRAM_Init(void)
{
	/* 电源接口时钟使能 (Power interface clock enable) */
	__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

	/* DBP 位置 1，使能对备份域的访问 */
	HAL_PWR_EnableBkUpAccess();

	/* 通过将 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR) 中的 BKPSRAMEN 位置 1， 使能备份 SRAM 时钟 */
	__HAL_RCC_BKPSRAM_CLK_ENABLE();

	/* 应用程序必须等待备份调压器就绪标志 (BRR) 置 1，指示在待机模式和 VBAT 模式下会保持写入 RAM 中的数据。 */
	HAL_PWREx_EnableBkUpReg();
}

经过以上初始化之后，就可以使用备份域中的各部分功能了（RTC和备份SRAM的初始化有些区别）。

备份域的使用

初始化后对于备份域中各功能（RTC、RTC备份寄存器、备份SRAM）的使用就比较灵活了。

• RTC： 使用相对来说比较复杂，后面独立介绍
• RTC备份寄存器： 读写非常简单，标准外设库和HAL库都提供了函数直接进行读写。

/*----------------------------标准外设库----------------------------*/
/**
  * @brief  Writes a data in a specified RTC Backup data register.
  * @param  RTC_BKP_DR: RTC Backup data Register number.
  *          This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to 
  *                                 specify the register.
  * @param  Data: Data to be written in the specified RTC Backup data register.                     
  * @retval None
  */
void RTC_WriteBackupRegister(uint32_t RTC_BKP_DR, uint32_t Data)
{
  __IO uint32_t tmp = 0;
  
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RTC_BKP(RTC_BKP_DR));

  tmp = RTC_BASE + 0x50;
  tmp += (RTC_BKP_DR * 4);

  /* Write the specified register */
  *(__IO uint32_t *)tmp = (uint32_t)Data;
}
/**
  * @brief  Reads data from the specified RTC Backup data Register.
  * @param  RTC_BKP_DR: RTC Backup data Register number.
  *          This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to 
  *                          specify the register.                   
  * @retval None
  */
uint32_t RTC_ReadBackupRegister(uint32_t RTC_BKP_DR)
{
  __IO uint32_t tmp = 0;
  
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RTC_BKP(RTC_BKP_DR));

  tmp = RTC_BASE + 0x50;
  tmp += (RTC_BKP_DR * 4);
  
  /* Read the specified register */
  return (*(__IO uint32_t *)tmp);
}

/*----------------------------HAL库----------------------------*/
/**
  * @brief  Writes a data in a specified RTC Backup data register.
  * @param  hrtc: pointer to a RTC_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for RTC. 
  * @param  BackupRegister: RTC Backup data Register number.
  *          This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to 
  *                                 specify the register.
  * @param  Data: Data to be written in the specified RTC Backup data register.                     
  * @retval None
  */
void HAL_RTCEx_BKUPWrite(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister, uint32_t Data)
{
  uint32_t tmp = 0U;
  
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RTC_BKP(BackupRegister));
  
  tmp = (uint32_t)&(hrtc->Instance->BKP0R);
  tmp += (BackupRegister * 4U);
  
  /* Write the specified register */
  *(__IO uint32_t *)tmp = (uint32_t)Data;
}
/**
  * @brief  Reads data from the specified RTC Backup data Register.
  * @param  hrtc: pointer to a RTC_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for RTC. 
  * @param  BackupRegister: RTC Backup data Register number.
  *          This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to 
  *                                 specify the register.                   
  * @retval Read value
  */
uint32_t HAL_RTCEx_BKUPRead(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister)
{
  uint32_t tmp = 0U;
  
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RTC_BKP(BackupRegister));

  tmp = (uint32_t)&(hrtc->Instance->BKP0R);
  tmp += (BackupRegister * 4U);
  
  /* Read the specified register */
  return (*(__IO uint32_t *)tmp);
}

• 备份SRAM： 这部分的使用就更加灵活了，可以直接当内存去访问。推荐一种使用分散加载文件进行访问的方式。具体为定义自己的结构体，使用结构体定义变量BKP_SRAM myContent __attribute__((section("BKP_SRAM_SECTION")));，最后使用分散加载文件，将以上定义的变量直接映射到备份SRAM即可。

; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************

LR_IROM1 0x08000000 0x0000C000  {    ; load region size_region
  ER_IROM1 0x08000000 0x0000C000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)
   *(InRoot$$Sections)
   .ANY (+RO)
  }
  RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000  {  ; RW data
   .ANY (+RW +ZI)
  }
  RW_BkSRAM 0x40024000 0x1000 {
    *.o (BKP_SRAM_SECTION, +First)          ; 备份SRAM
  }
}

备份SRAM问题

在实际产品中使用时，发现备份SRAM中的数据丢失！检查在硬件上并没有出现任何问题，于是从软件一步步分析如下：

1. 产品（ 使用STM32F407VG ）中实现了IAP、APP在线升级，备份域在这两部程序中均有使用（两部分程序中均对备份域进行了初始化）。
2. 在由IAP跳转到APP后，发现在APP中初始化的备份SRAM中原有数据全部丢失（ 准确的说应该是时钟不起作用，导致数据全是 0，看似数据丢失 ）
3. 分析原因，STM32芯片在上电后默认以内部低速时钟源（HSI运行），如果用户配置了使用外部时钟源，则再配置外部时钟源，然后将时钟切换为外部。程序在APP中配置时钟前是正常的，一旦时钟源出现切换则导致备份域再次初始化之后就无效了！感觉应该是 备份域的各种初始化必须在时钟初始化之后再进行配置才可以，颠倒顺序将导致备份域时钟初始化后不可用！ 但是，其他外设（例如GPIO，同是挂在AHP总线上）却不受以上限制，比较奇怪！

解决

  在IAP跳转到APP前，将备份域的各时钟失能，这样APP中配置的备份SRAM才会有效。

后续

后续可以测试一下其他外设是否有此问题。最好测试一下同样是挂在同一总线下的外设（GPIO、DMA、备份域时钟全部是在AHB总线下的）。