适用平台 ：STM32F103C8T6
开发环境：Keil5 + 标准库函数
前言
做项目的时候，你有没有遇到过这种需求：单片机断电重启后，想要记住上一次设置的某个参数？比如密码、校准值、或者一个计数器的值？用Flash存当然可以，但Flash有擦写次数限制，而且操作麻烦。这时候，BKP备份寄存器就派上用场了。
再说另一个场景：你想做一个电子时钟，要求断电后时间还能继续走，下次上电显示的是当前真实时间，而不是从0开始。这时候就需要RTC实时时钟。
BKP和RTC这两个模块在STM32里是"绑"在一起的，它们都工作在后备区域，都有独立的电池供电。这篇文章我就结合江科大的课程笔记，把这两个东西从原理到应用彻底讲清楚。
一、BKP备份寄存器
1.1 BKP是什么？
BKP（Backup Registers） 就是备份寄存器，说白了，它就是单片机里一小块特殊的RAM，用来存用户数据。但它和普通RAM最大的区别是：掉电不丢失。
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 供电方式 | VDD（2.0~3.6V）正常供电；VDD掉电后自动切换为VBAT（1.8~3.6V）电池供电 |
| 抗复位能力 | 系统复位、电源复位、待机唤醒后，数据不清零 |
| 数据清除条件 | 只有TAMPER引脚检测到侵入事件，或软件手动清除，才会清空 |
| 存储容量 | 中/小容量：20字节（10个16位寄存器 DR1~DR10）；大容量/互联型：84字节（DR1~DR42） |
| 附加功能 | RTC时钟校准、闹钟脉冲/秒脉冲输出 |
我的理解：你可以把BKP想象成单片机的"记事本小纸条"。主电源断了，它靠纽扣电池续命；你按复位键重启了，它上面的字还在。只有你把TAMPER引脚（PC13）接到一个检测电路上，有人拆机打开外壳触发了侵入检测，它才会"销毁证据"把数据清空。这个设计在安防领域很有用。
1.2 BKP的基本结构
BKP基本结构框图
从框图里可以清楚地看到BKP的三大外部接口：
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VBAT：电池供电入口，接3V纽扣电池（CR2032）
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TAMPER：侵入检测引脚，对应PC13。当这个引脚检测到有效边沿时，所有备份寄存器内容被硬件自动清除
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RTC：可以输出RTC校准时钟、闹钟脉冲或秒脉冲
内部核心是数据寄存器（DR），每个DR都是16位的。中容量芯片有DR1~DR10共10个，能存20个字节。对于STM32F103C8T6这种中容量芯片来说，20个字节存个密码、存个设备ID、存几个标志位，完全够用了。
二、RTC实时时钟
2.1 RTC是什么？
RTC（Real Time Clock） 实时时钟，就是一个独立的定时器，专门用来给系统提供时间和日历功能。
RTC的几个关键特性：
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独立工作：RTC和它的时钟配置寄存器都在后备区域，有自己独立的时钟源
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掉电保持：VDD(2.0~3.6V)断电后，VBAT（1.8~3.6V）继续给RTC供电，时钟继续走
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32位计数器：RTC_CNT是一个32位可编程计数器，可以把它当成Unix时间戳的秒计数器来用
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20位预分频器：RTC_PRL是预分频重装寄存器，可以把不同频率的输入时钟分频成1Hz
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闹钟功能：RTC_ALR是32位闹钟值，当CNT == ALR时产生闹钟中断
我的理解 ：RTC本质上就是一个"超级定时器"。普通定时器（TIM）主电源断了就停了，RTC有"备用电池"这个外挂，所以能一直跑。32位计数器最大能计到 0xFFFFFFFF，换算成秒大约是136年，所以你根本不用担心它溢出。预分频器的作用就是把32.768KHz这种"高频"时钟，分频成1Hz（每秒一个脉冲），这样CNT每加1就代表过了1秒。
2.2 RTC的三种时钟源
RTC的时钟源可以选择三种：
| 时钟源 | 频率 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| HSE/128 | 8MHz/128 = 62.5KHz | 精度高，但主电源断了HSE就停了 | 不推荐用于RTC |
| LSE | 32.768KHz（外部晶振） | 精度高，有独立供电，频率正好是2^15 | 强烈推荐 |
| LSI | 约40KHz（内部RC） | 不用外接晶振，但温漂大，精度差 | 对时间精度要求不高的场景 |
重点说一下LSE ：32.768KHz这个频率选得特别巧妙，因为 32768 = 2^15。RTC的20位预分频器设置重装值为 32768-1 = 32767 时，正好分频得到1Hz。而且外部低速晶振（如下图的圆柱形银色晶振）频率稳定，温漂小，是做时钟的最佳选择。
2.3 RTC框图与基本结构
简化的RTC框图
RTC基本结构
把这两张图结合起来看，RTC的工作流程就很清晰了：
第一步：时钟源选择
HSE/128、LSE、LSI 三选一，经过多路选择器输出 RTCCLK。
第二步：预分频
RTCCLK 进入预分频器，RTC_PRL 存放分频重装值，RTC_DIV 是余数寄存器（当前分频计数）。当DIV减到0时，输出一个 TR_CLK（通常是1Hz）。
第三步：32位计数器计数
TR_CLK 的每个上升沿让 RTC_CNT 加1。CNT就是当前的秒计数器。
第四步：中断与闹钟
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秒中断：每个TR_CLK周期产生一次（每秒一次）
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溢出中断：CNT从0xFFFFFFFF回到0时产生
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闹钟中断：当 CNT == ALR 时产生，同时可以唤醒待机模式
第五步：NVIC中断管理
三种中断信号经过RTC_CR控制寄存器中的中断使能位（SECIE、OWIE、ALRIE），最终汇总到NVIC。
注意框图中的两个小字："待机时不供电" 和 "待机时维持供电"。APB1接口和NVIC在主电源断电后是不工作的，但预分频器、计数器、闹钟值这些核心模块由VBAT维持供电，所以时间不会停。
我的理解：RTC的设计非常像"沙漏"。预分频器就是那个控制沙流速率的阀门（把32.768KHz变成1Hz），CNT就是下面接沙子的容器（每秒钟多一粒沙）。ALR闹钟就是你设定的目标重量，到了就响铃。而APB1总线只是你"看"沙漏的窗口，你断电了窗口黑了，但沙子还在流。
三、硬件电路
3.1 备用电池供电
硬件电路连接
看左边的"备用电池供电"部分：
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简单连接：VBAT直接接3V电池正极，电池负极接地。这种接法有个问题：主电源3.3V和电池同时存在时，可能会有电流倒灌。
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推荐连接：通过二极管D1、D2做"或门"供电。VDD（3.3V）经过D2降压后到VBAT，电池B2经过D1到VBAT。谁电压高谁供电。C3是滤波电容。这样主电源有电时电池不耗电，主电源断了电池无缝接管。
3.2 外部低速晶振电路
晶振X1（32.768KHz）跨接在PC14（OSC32_IN）和PC15（OSC32_OUT）之间，两个引脚各接一个10pF的负载电容到地。这是标准的皮尔斯振荡电路。
我的理解：VBAT这个设计真的很妙。你想想看，如果没有VBAT，每次断电重启时间都要重新设置，那电子时钟就没法用了。纽扣电池一般能用好几年，因为RTC功耗极低（微安级）。我建议大家做项目时一定用推荐连接的二极管方案，不要直接把电池焊在VBAT上，否则电池寿命会大打折扣。
四、RTC操作注意事项（重点！）
4.1 使能访问权限（第一步必须做）
要对BKP和RTC进行任何操作，必须先完成以下两步：
-
开启PWR和BKP的时钟：这两个外设都挂在APB1总线上，使用前必须先开时钟，否则寄存器写不进去。
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设置PWR_CR的DBP位：DBP（Disable Backup Domain Write Protection）默认是0，后备区域被锁死；置1后才能访问RTC和BKP寄存器。
为什么需要这两步？ 因为后备区域是"敏感地带"，为了防止程序跑飞时误改写RTC和BKP，STM32默认把它们锁起来了。你必须先开时钟，再设置DBP位，才能解锁。
4.2 等待寄存器同步
如果APB1接口之前被禁用过，在读取RTC寄存器前，必须等待**RSF位（Register Synchronized Flag）**被硬件置1。
由于RTC时钟（32.768KHz）和APB1时钟（36MHz）是异步的，APB1读RTC寄存器时需要等待同步，否则读到的可能是旧数据。
4.3 进入配置模式
必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位（Configuration Flag），使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL、RTC_CNT、RTC_ALR这三个核心寄存器。
这是硬件层面的保护机制。CNF=1时，RTC核心暂停计数，允许修改配置；CNF=0时，RTC正常运行。
4.4 等待写操作完成
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_CRL寄存器中的**RTOFF位（RTC Operation OFF）**来判断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。
因为RTC时钟很慢（32.768KHz），而APB1时钟很快（36MHz），写RTC寄存器需要好几个RTC时钟周期才能真正生效。如果连续快速写入，后面的数据会覆盖前面的，导致配置错误。
风险说明：这四步如果漏了任何一步，RTC要么初始化失败，要么时间不准，要么写不进去。特别是解除写保护（DBP）和等待RTOFF，是很多新手最容易踩的坑。
五、总结表格
| 项目 | BKP备份寄存器 | RTC实时时钟 |
|---|---|---|
| 全称 | Backup Registers | Real Time Clock |
| 本质 | 16位数据寄存器组（DR1~DRn） | 32位秒计数器 + 20位预分频器 |
| 供电区域 | 后备区域（VBAT维持） | 后备区域（VBAT维持） |
| 掉电保持 | ✅ 数据不丢失 | ✅ 时钟继续走 |
| 系统复位保持 | ✅ 不清零 | ✅ 不清零 |
| 容量/范围 | 20字节（中容量）/ 84字节（大容量） | CNT可计136年 |
| 时钟源 | 无（纯寄存器） | HSE/128、LSE（32.768KHz）、LSI（40KHz） |
| 推荐时钟源 | - | LSE外部低速晶振 |
| 清除条件 | TAMPER侵入事件、软件复位 | 仅VBAT断电才停 |
| 中断类型 | 无 | 秒中断、溢出中断、闹钟中断 |
| 关键寄存器 | DRx、CSR、CR | PRL、DIV、CNT、ALR、CRL、CRH |
| 访问前提 | 开PWR/BKP时钟 + DBP=1 | 开PWR/BKP时钟 + DBP=1 + CNF=1 + RTOFF=1 |
写这篇文章的时候，我把江科大的视频又回顾了一遍，对照着《STM32F10xxx参考手册》把RTC的框图重新梳理了一次。说实话，RTC这个章节知识点比较杂，BKP和RTC的关系、三种时钟源的选择、预分频器的计算、那四个操作注意事项，刚开始学的时候很容易搞混。
但只要你抓住一条主线------"RTC是一个用32.768KHz晶振驱动、经过32768分频得到1Hz、用32位计数器记录秒数的独立定时器"------其他的细节就都能串起来了。BKP则是RTC的"好邻居"，共享后备区域和VBAT供电，用来存一些掉电不能丢的小数据。
📌 开发环境 ：Keil5 + STM32F103C8T6最小系统板 + ST-Link
📌 参考资料 ：江科大STM32入门教程、《STM32F10xxx参考手册》
📌 前置文章 ：江科大STM32入门：Unix时间戳详解
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