【江科大STM32入门·自存笔记】BKP备份寄存器&RTC实时时钟

学习笔记，自存。

原视频链接：[12-2] BKP备份寄存器&RTC实时时钟_哔哩哔哩_bilibili

一、BKP简介

        · BKP（Backup Registers）备份寄存器

        · BKP可用于存储用户应用程序数据。当VDD（2.0~3.6V）电源被切断，他们仍然由VBAT（备用  电池电源  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，他们也不会被复位

        （如果VDD断电，VBAT也没电，BKP里的数据就会清零）

        · TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除 （PC13-TAMPER-RTC共用一个引脚）

        （STM32把以下RTC的功能放在BKP里了）

        · RTC引脚输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲 （PC13-TAMPER-RTC共用一个引脚）

        · 存储RTC时钟校准寄存器(可配合RTC校准时钟，结合一些测量方法，对RTC进行校准)

        · 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）（STM32C8T6为中容量，也就是20字节）

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        注1：

        TAMPER引脚是一个安全保障设计，有侵入检测功能。

        设计电路时，TAMPER引脚可以先加一个默认的上拉或者下拉电阻，然后引一根线，到你的设备外壳防拆开关或触点，别人一拆开你的设备，触发开关，就会在TAMPER引脚产生上升沿或者下降沿，这样STM32就检测到侵入事件了。这时BKP的数据会自动清零，并且申请中断。

        在中断里还可以继续保护设备，比如清除其他存储器数据，然后设备锁死，来保证设备安全。主电源断电后，侵入检测仍然有效。

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        注2：

        引脚定义图中，标红色的部分是供电引脚，VDD_1,2,3和VSS_1,2,3为内部数字部分电路的供电；VDDA和VSSA为内部模拟部分数字的供电。这四组供电都是系统的主电源，全要接到3.3V电源上。VBAT为备用电池供电引脚，接电池时，电池正极接到VBAT，电池负极和主电源的负极接在一起共地。

        STM32参考手册里建议，如果没有外部电池，VBAT引脚接到VDD，即和主电源接到一起，并且再连接一个100nF的滤波电容。

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二、BKP基本结构

        BKP处于后备区域，当VDD主电源掉电时，后备区域仍然可以由VBAT的备用电池供电。当VDD主电源上电时，后备区域供电会由VBAT切换到VDD。也就是主电源有电时，VBAT不会用到，可以节省电池电量。

        BKP里主要有数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器和RTC时钟校准寄存器

              ·  数据寄存器，中容量有10个，每个16位即2字节，共20个字节。

              ·  入侵检测     触发TAMPER引脚，产生上升沿或者下降沿，TM32检测到侵入事件，BKP的数据会自动清零，并且申请中断。

              ·  时钟输出    把RTC的相关时钟，从PC13位置的RTC引脚输出出去，供外部使用。其中输出校准时钟时，配合校准寄存器，可以对RTC的误差进行校准。

三、RTC实时时钟

        · RTC（Real Time Clock）实时时钟

        · RTC是一个独立的定时器，可为系统提供时钟和日历的功能

        · RTC和时钟配置系统处于后备区域，系统复位时数据不清零，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，给RTCCLK降频率，保证分频器输出给计数器的频率为1Hz，可以选择对输入时钟进行1~2^20范围的分频，可适配不同频率的输入时钟

        · 可选择三种RTC时钟源：

                HSE时钟除以128（主要作为系统主时钟，备选RTC时钟，高速外部时钟信号，通常为8MHz/128）     

                LSE振荡器时钟（RTC最常用，低速外部时钟信号，通常为32.768KHz，2^15次方，只有这个时钟可以通过VBAT备用电池供电）     

                LSI振荡器时钟（主要作为看门狗时钟，备选RTC时钟，低速内部时钟信号，40KHz）

   选择其中一个接入到RTCCLK

四、RTC框图

        左为核心的、分频和计数计时部分，右为中断输出使能和NVIC部分，上为APB1总线读写部分，下为和PWR关联的部分，即RTC的闹钟可以唤醒设备，退出待机模式。

        有灰色填充部分都为后备区域。

        先由RTC预分频器进行分频。RTC_PRL为重装载寄存器，RTC_DIV为余数寄存器。

                RTC_PRL写入一个计数目标值，用来配置是几分频。重装值写入6为7分频，写入9为10分频。

                RTC_DIV每个时钟计一个数，为自减寄存器，每来一个输入时钟，DIV的值就自减一次，自减到0时，再来一个输入时钟，DIV输出一个脉冲，产生溢出信号，同时DIV从PRL获取重装值，回到重装值继续自减。

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例：

如RTCCLK输入时钟为32.768KHz，即32768Hz，为了分频之后得到1Hz，PRL就要给32767，这个数值是始终不变的。

DIV初始值为0，第一个输入时钟到来时，DIV立即溢出，产生溢出信号给后续电路，同时，DIV变为重装值32767。

第二个输入时钟，DIV自减变为32766。

第三个时钟，DIV变为32765。

DIV来一个输入时钟自减一次，直到变为0，然后再来一个输入时钟，就会产生一个溢出信号，同时DIV回到32767，以此往复循环。

每来32768个输入脉冲，计数器溢出一次，产生一个输出脉冲。   

这就是32768分频，分频输出后时钟频率为1Hz，提供给后续的秒寄存器。

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CNT 32位计数器，一秒自增一次。

RTC_ALR为32位寄存器，可设置闹钟。

中断部分，有三个信号可以触发中断。

RTC_Second，秒中断，来源为CNT的输入时钟。如果开启这个中断，程序就会每秒进一次RTC中断。

RTC_Overflow，溢出中断，当CNT32位计数器计满溢出，会触发一次中断，2106年才会溢出。

RTC_Alarm，闹钟中断，当CNT的值跟ALR设定的闹钟值一样时，产生RTC_Alarm闹钟信号，通往右边的中断系统。闹钟信号还能让STM32退出待机模式。

中断标志位和中断输出控制   F（Flag）结尾的是对应的中断标志位，IE(Interrupt Enable)结尾的是中断使能。最后三个信号通过一个或门，汇聚到NVIC中断控制器。

APB1总线和APB1接口，为程序读写寄存器的地方。

WKUP（Weak Up）引脚也可以唤醒设备(PA0-WKUP)

五、RTC基本结构

配置数据选择器，选择时钟来源；

配置重装寄存器，选择分频系数；

配置32位计数器，进行日期时间的读写；

需要闹钟则配置32位闹钟值；

需要中断则先允许中断，再配置NVIC。

六、硬件电路

       VBAT 备用电池供电推荐连接: 电池和主电源都加一个二极管，防止电流倒灌，VBAT加一个0.1uF的电源滤波电容，如果没有备用电池，就是3V3的主电源供电，如果接了备用电池，3V3没电时，就是备用电池供电。

        外部低速晶振  X1为RTC晶振，两端分别接在OSC32两个引脚上，晶振两端分别接一个起振电容，到GND

        备用电池一般用3V纽扣电池CR2032

七、RTC操作注意事项

执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问：

    设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN，使能PWR和BKP时钟

    设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问

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

必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL、RTC_CNT、RTC_ALR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