【STM32-学习笔记-10-】BKP备份寄存器+时间戳

隼玉2025-01-18 16:26

文章目录

BKP备份寄存器

Ⅰ、BKP简介

主要用于在系统断电或复位后保存和恢复关键数据

  • 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（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

  • TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除

  • RTC引脚输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

  • 存储RTC时钟校准寄存器

  • 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）

1. BKP的基本功能

  • 数据备份 ：BKP可以存储用户应用程序数据。当VDD（2.0~3.6V）电源被切断时，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中的数据也不会被复位
  • 侵入检测：TAMPER引脚可以产生侵入事件，将所有备份寄存器内容清除。这在需要防止数据被恶意获取时非常有用
  • RTC校准：BKP还包含RTC时钟校准寄存器，用于存储RTC校准值。此外，RTC引脚可以输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

2. BKP的存储容量

  • 中容量和小容量：20字节（10个16位寄存器）
  • 大容量和互联型：84字节（42个16位寄存器）

3. BKP的访问和操作

  • 使能时钟：在访问BKP寄存器之前，需要使能PWR和BKP的时钟，并解锁写保护机制

    c 复制代码 
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

  • 读写操作：可以使用标准库函数进行读写操作

    c 复制代码 
    BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);  // 写备份寄存器
uint16_t data = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);  // 读备份寄存器

  • 复位操作 ：可以使用BKP_DeInit()函数复位BKP寄存器，清除备份寄存器数据

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

4. BKP的应用场景

  • 系统配置保存：保存系统的配置参数，如通信设置、用户偏好等，以便在系统重启后快速恢复
  • 状态信息保存：保存关键状态信息，如设备的工作模式、传感器状态等，确保系统在重启后能够继续正常运行
  • 故障恢复：在系统发生故障时，保存关键数据，以便在系统恢复后进行故障诊断和恢复
  • 侵入检测：通过TAMPER引脚检测外部侵入事件，保护系统数据的安全

5. BKP的控制寄存器

  • BKP_CR：备份控制寄存器，用于管理侵入检测和RTC校准功能
  • BKP_DRx：备份数据寄存器，用于存储用户数据，每个寄存器为16位

Ⅱ、BKP基本结构

Ⅲ、BKP函数

c 复制代码 
// 备份寄存器(BKP)去初始化函数，用于将备份寄存器寄存器重置为默认值
void BKP_DeInit(void);

// 配置备份寄存器(BKP)防篡改引脚电平（侵入检测）
void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel);
// 使能或失能备份寄存器(BKP)防篡改引脚
void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState);

// 使能或失能备份寄存器(BKP)中断
void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState);

// 配置备份寄存器(BKP)RTC输出源
void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource);

// 设置备份寄存器(BKP)RTC校准值
void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue);

// 向备份寄存器(BKP)备份寄存器写入数据
void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);
// 从备份寄存器(BKP)备份寄存器读取数据
uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);

// 获取备份寄存器(BKP)标志位状态
FlagStatus BKP_GetFlagStatus(void);
// 清除备份寄存器(BKP)标志位
void BKP_ClearFlag(void);

// 获取备份寄存器(BKP)中断状态
ITStatus BKP_GetITStatus(void);
// 清除备份寄存器(BKP)中断待处理位
void BKP_ClearITPendingBit(void);

Ⅳ、BKP使用示例

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"

uint16_t ArrayWrite[] = {0x1122, 0xAABB};//写入BKP的数据
uint16_t ArrayRead[2] = { 0 };					//从BKP中读出的数据

int main(void)
{
    OLED_Init();
	Key_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"W:");
	OLED_ShowString(2,1,"R:");
	char keynum;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);//使能PWR
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);//使能BKP
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//备份寄存器访问使能
	
    while(1)
    {
		keynum = Get_KeyNum();
        if(keynum == 2)
		{
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, ArrayWrite[0]);
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2, ArrayWrite[1]);
			OLED_ShowHexNum(1,3,ArrayWrite[0],4);
			OLED_ShowHexNum(1,8,ArrayWrite[1],4);
			ArrayWrite[0]++;
			ArrayWrite[1]++;
		}
		ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);
		ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
		OLED_ShowHexNum(2,3,ArrayRead[0] ,4);
		OLED_ShowHexNum(2,8,ArrayRead[1] ,4);	
    }
}

时间戳

一、Unix时间戳

时间戳是指自1970年1月1日（UTC/GMT的午夜） 以来经过的秒数（不考虑闰秒）

它是一个表示时间的数值，常用于计算机系统、数据库、网络通信等领域来记录事件发生的时间

  • 时间戳存储在一个秒计数器中，秒计数器为32位/64位的整型变量
  • 世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间

二、时间戳的转换（time.h函数介绍）

类型 说明
time_t 用于表示时间的类型，通常是表示自1970年1月1日以来的秒数（时间戳）
struct tm 用于表示时间的结构体，包含年、月、日、时、分、秒等时间信息
宏 说明
CLOCKS_PER_SEC 每秒的时钟周期数，用于clock()函数计算时间间隔
TIME_UTC 表示 UTC 时间（C11）
函数 说明
time(time_t *tloc) 获取时间戳
mktime(struct tm *timeptr) struct tm结构体—>时间戳
localtime(const time_t *timer) 时间戳—>本地时间的struct tm结构体
gmtime(const time_t *timer) 将时间戳—>UTC时间的struct tm结构体
asctime(const struct tm *timeptr) 将时间结构体—>字符串，格式为"Wed Jan 01 00:00:00 1990\n"
strftime(char *s, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr) 时间结构体—>字符串
ctime(const time_t *timer) 时间戳—>字符串
clock() 获取程序中某部分代码的执行时间，单位为时钟周期，常用于性能测试
difftime(time_t time1, time_t time0) 计算两个时间戳之间的时间差，单位为秒
c 复制代码 
struct tm {
 int tm_sec;    /* 秒，范围从 0 到 59 */
 int tm_min;    /* 分，范围从 0 到 59 */
 int tm_hour;   /* 小时，范围从 0 到 23 */
 int tm_mday;   /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
 int tm_mon;    /* 月份，范围从 0 到 11 （+1）*/
 int tm_year;   /* 自1900年起的年数 （+1900）*/
 int tm_wday;   /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
 int tm_yday;   /* 一年中的第几天，范围从 0 到 365 */
 int tm_isdst;  /* 夏令时标识符，1 表示夏令时，0 表示非夏令时，-1 表示自动检测 */
};

Ⅰ、time()

获取时间戳

time(time_t *tloc) 函数用于获取当前时间和日期，并将其存储为自1970年1月1日以来的秒数（时间戳）

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    time_t time(time_t *tloc);

  • 参数：

    • tloc：指向 time_t 类型的指针
      • 如果为 NULL，则函数仅返回时间戳，不进行存储
      • 如果非空，则将时间戳存储在 tloc 指向的位置

  • 返回值：

    • 成功时，返回当前时间的时间戳（自1970年1月1日以来的秒数）
    • 失败时，返回 (time_t)-1

示例代码

  • 示例1：仅获取时间戳

    c 复制代码 
      #include <stdio.h>
  #include <time.h>
  
  int main() {
      time_t current_time = time(NULL);  // 获取当前时间的时间戳
      printf("当前时间的时间戳： %ld\n", current_time);
      return 0;
  }
    • 示例中，time(NULL)获取当前时间的时间戳，并将其存储在current_time变量中，然后打印出来

  • 示例2：获取时间戳并存储

    c 复制代码 
      #include <stdio.h>
  #include <time.h>
  
  int main() {
      time_t current_time;
      time(&current_time);  // 获取当前时间的时间戳并存储在current_time中
  
      // 将时间戳转换为本地时间并格式化输出
      struct tm *local_time = localtime(&current_time);
      char buffer[80];
      strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time);
      printf("本地时间：%s\n", buffer);
  
      return 0;
  }
    • 在示例中，time(&current_time)获取当前时间的时间戳并存储在current_time变量中。然后使用localtime函数将时间戳转换为本地时间的struct tm结构体，再使用strftime函数将本地时间格式化为字符串并打印出来

Ⅱ、mktime()

将struct tm结构体表示的时间转换为时间戳

mktime 函数用于将 struct tm 结构体表示的本地时间转换为自1970年1月1日以来的秒数（时间戳）

  • 该函数会自动处理时区和夏令时的转换

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    time_t mktime(struct tm *timeptr);

  • 参数：

    • timeptr：指向 struct tm 结构的指针，该结构体包含年、月、日、时、分、秒等时间信息

  • 返回值：

    • 成功时，返回自1970年1月1日以来的秒数
    • 失败时，返回 (time_t)-1

  • struct tm 结构体

    c 复制代码 
    struct tm {
 int tm_sec;    /* 秒，范围从 0 到 59 */
 int tm_min;    /* 分，范围从 0 到 59 */
 int tm_hour;   /* 小时，范围从 0 到 23 */
 int tm_mday;   /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
 int tm_mon;    /* 月份，范围从 0 到 11 */
 int tm_year;   /* 自1900年起的年数 */
 int tm_wday;   /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
 int tm_yday;   /* 一年中的第几天，范围从 0 到 365 */
 int tm_isdst;  /* 夏令时标识符，1 表示夏令时，0 表示非夏令时，-1 表示自动检测 */
};

示例代码

示例：将特定日期和时间转换为时间戳

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    struct tm time_info;
    time_t time_as_seconds;

    // 设置tm结构体为2023年8月17日08:34:56
    time_info.tm_year = 2023 - 1900; // 年份从1900年开始
    time_info.tm_mon = 8 - 1;        // 月份从0开始
    time_info.tm_mday = 17;          // 日
    time_info.tm_hour = 8;           // 小时
    time_info.tm_min = 34;           // 分钟
    time_info.tm_sec = 56;           // 秒
    time_info.tm_isdst = -1;         // 让mktime()自动检测夏令时

    // 转换为time_t类型
    time_as_seconds = mktime(&time_info);
    if (time_as_seconds != (time_t)(-1)) {
        printf("时间转换为秒数成功: %ld\n", (long)time_as_seconds);
    } else {
        printf("时间转换失败\n");
    }

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  时间转换为秒数成功: 1692232496

注意事项

  • mktime 函数会自动处理时区和夏令时的转换
  • tm_isdst 字段可以设置为 -1，让 mktime 自动检测夏令时
  • tm_wday 和 tm_yday 字段在调用 mktime 时会被自动计算和更新

Ⅲ、localtime()

将时间戳转换为本地时间的struct tm结构体

localtime 函数用于将时间戳（time_t 类型）转换为本地时间的 struct tm 结构体

  • 该函数会自动处理时区和夏令时的转换

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    struct tm *localtime(const time_t *timer);

  • 参数：

    • timer：指向 time_t 类型的指针，该类型表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以来的秒数（时间戳）

  • 返回值：

    • 成功时，返回指向 struct tm 结构体的指针，该结构体包含本地时间的信息
    • 失败时，返回 NULL

示例代码

示例：将时间戳转换为本地时间并格式化输出

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    time_t current_time;
    struct tm *local_time;

    // 获取当前时间的时间戳
    current_time = time(NULL);

    // 将时间戳转换为本地时间
    local_time = localtime(&current_time);

    // 格式化输出本地时间
    char buffer[80];
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time);
    printf("本地时间：%s\n", buffer);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  本地时间：2025-01-13 12:34:56

Ⅳ、gmtime()

将时间戳转换为UTC时间

gmtime 函数用于将时间戳（time_t 类型）转换为UTC（协调世界时）时间的 struct tm 结构体

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    struct tm *gmtime(const time_t *timer);

  • 参数：

    • timer：指向 time_t 类型的指针，该类型表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以来的秒数（时间戳）

  • 返回值：

    • 成功时，返回指向 struct tm 结构体的指针，该结构体包含UTC时间的信息
    • 失败时，返回 NULL

示例代码

示例：将时间戳转换为UTC时间并格式化输出

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    time_t current_time;
    struct tm *utc_time;

    // 获取当前时间的时间戳
    current_time = time(NULL);

    // 将时间戳转换为UTC时间
    utc_time = gmtime(&current_time);

    // 格式化输出UTC时间
    char buffer[80];
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", utc_time);
    printf("UTC时间：%s\n", buffer);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  UTC时间：2025-01-13 04:34:56

Ⅴ、asctime()

将时间结构体转换为字符串，格式为Wed Jan 01 00:00:00 1990\n

asctime 函数用于将 struct tm 结构体表示的时间转换为一个标准的字符串格式

  • 该函数不会考虑时区和夏令时，直接将时间戳转换为UTC时间

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    char *asctime(const struct tm *timeptr);

  • 参数：

    • timeptr：指向 struct tm 结构的指针，该结构体包含年、月、日、时、分、秒等时间信息

  • 返回值：

    • 成功时，返回指向格式化时间字符串的指针，字符串格式为 "Wed Jan 01 00:00:00 1990\n"
    • 失败时，返回 NULL

示例代码

示例：将当前时间转换为字符串

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    time_t current_time;
    struct tm *local_time;

    // 获取当前时间的时间戳
    current_time = time(NULL);

    // 将时间戳转换为本地时间
    local_time = localtime(&current_time);

    // 将本地时间转换为字符串
    char *time_string = asctime(local_time);
    printf("当前时间：%s", time_string);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  当前时间：Mon Jan 13 12:34:56 2025

Ⅵ、strftime()

按照指定格式将时间结构体格式化为字符串

strftime 函数用于将 struct tm 结构体表示的时间格式化为指定格式的字符串

  • 该函数非常灵活，可以生成各种格式的时间字符串，常用于日志记录、时间显示等场景

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    size_t strftime(char *s, size_t maxsize, const char *format, const struct tm *timeptr);

  • 参数：

    • s：指向字符数组的指针，用于存储格式化后的字符串
    • maxsize：指定字符数组的最大长度，以确保不会发生缓冲区溢出
    • format：格式化字符串，用于指定时间的输出格式
    • timeptr：指向 struct tm 结构的指针，该结构体包含年、月、日、时、分、秒等时间信息

  • 返回值：

    • 成功时，返回格式化字符串的长度（不包括终止空字符）
    • 如果输出字符串的长度超过 maxsize，则返回0，并且 s 指向的数组内容未定义

常见格式化字符串

  • %Y：四位年份（例如 2025）
  • %m：月份（01 到 12）
  • %d：一月中的第几天（01 到 31）
  • %H：小时（00 到 23）
  • %M：分钟（00 到 59）
  • %S：秒（00 到 59）
  • %a：星期几的缩写（例如 Mon）
  • %b：月份的缩写（例如 Jan）
  • %c：本地日期和时间的表示（例如 Mon Jan 13 12:34:56 2025）
  • %x：本地日期的表示（例如 01/13/25）
  • %X：本地时间的表示（例如 12:34:56）

示例代码

示例：将当前时间格式化为字符串

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    time_t current_time;
    struct tm *local_time;
    char buffer[80];

    // 获取当前时间的时间戳
    current_time = time(NULL);

    // 将时间戳转换为本地时间
    local_time = localtime(&current_time);

    // 将本地时间格式化为字符串
    strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time);
    printf("当前时间：%s\n", buffer);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  当前时间：2025-01-13 12:34:56

Ⅶ、ctime()

将时间戳转换为字符串

ctime 函数用于将时间戳（time_t 类型）转换为一个标准的字符串格式

  • 该函数会将时间戳转换为本地时间，并格式化为一个固定格式的字符串，通常用于日志记录和时间显示

  • 函数原型：

    c 复制代码 
      char *ctime(const time_t *timer);

  • 参数：

    • timer：指向 time_t 类型的指针，该类型表示自1970年1月1日00:00:00 UTC以来的秒数（时间戳）

  • 返回值：

    • 成功时，返回指向格式化时间字符串的指针，字符串格式为 "Wed Jan 01 00:00:00 1990\n"
    • 失败时，返回 NULL

示例代码

示例：将当前时间的时间戳转换为字符串

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    time_t current_time;

    // 获取当前时间的时间戳
    current_time = time(NULL);

    // 将时间戳转换为字符串
    char *time_string = ctime(&current_time);
    printf("当前时间：%s", time_string);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  当前时间：Mon Jan 13 12:34:56 2025
asctime() ctime()
时间戳--->字符串 时间结构体--->字符串
Wed Jan 01 00:00:00 1990\n Wed Jan 01 00:00:00 1990\n

Ⅷ、clock()

clock 函数用于获取程序中某部分代码的执行时间，单位为时钟周期（clock ticks）。这通常用于性能测试，以测量代码段的执行时间

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    clock_t clock(void);

  • 参数：

    • 无参数

  • 返回值：

    • 返回自程序开始执行以来的时钟周期数
    • 如果无法获取时钟周期数，返回 (clock_t)-1

示例代码

示例1：测量代码段的执行时间

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    clock_t start, end;
    double cpu_time_used;

    // 获取开始时间
    start = clock();

    // 要测量的代码段
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        // 一些计算
    }

    // 获取结束时间
    end = clock();

    // 计算执行时间
    cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
    printf("代码段的执行时间：%.6f 秒\n", cpu_time_used);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  代码段的执行时间：0.012345 秒

Ⅸ、difftime()

计算两个时间戳之间的时间差

difftime 函数用于计算两个时间戳之间的时间差，单位为秒。这通常用于测量时间间隔，例如计算代码段的执行时间或两个事件之间的时间差

  • 函数原型：

    c 复制代码 
    double difftime(time_t time1, time_t time0);

  • 参数：

    • time1：结束时间的时间戳
    • time0：开始时间的时间戳

  • 返回值：

    • 返回两个时间戳之间的时间差，单位为秒
    • 如果 time1 早于 time0，返回值为负数

说明：

  • difftime 函数计算 time1 和 time0 之间的时间差，单位为秒
  • 该函数考虑了时间戳的溢出问题，因此可以安全地用于大范围的时间计算
  • difftime 函数返回的是一个 double 类型的值，可以提供更精确的时间差

示例代码

示例1：测量代码段的执行时间

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main() {
    time_t start, end;
    double elapsed;

    // 获取开始时间
    start = time(NULL);

    // 要测量的代码段
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        // 一些计算
    }

    // 获取结束时间
    end = time(NULL);

    // 计算时间差
    elapsed = difftime(end, start);
    printf("代码段的执行时间：%.6f 秒\n", elapsed);

    return 0;
}

  • 输出结果：

c 复制代码 
  代码段的执行时间：0.012345 秒
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