STM32-BKP和RTC - 技术栈

Unix时间戳

定义：从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数，不考虑闰秒；
时间戳存在一个秒计数器当中，秒计数器为32/64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。

GMT

格林尼治标准时间是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时，以此确定计时标准。

UTC

协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时，UTC会执行闰秒来保证其计时时间与地球自转的协调一致。

时间戳转换

gmtime()是将秒计时器时间转换为伦敦日期时间，在操作系统上使用localtime()时，系统会直接匹配当地时区，将秒计数器时间转换为当地日期时间。（但是在STM32上，只会转换为伦敦时间）

BKP的简介

BKP（Backup Registers）备份寄存器
BKP可存储用户应用程序数据。当VDD（2~3.6V）被切断时，它仍然由VBAT(1.8~3.6V)维持供电。当系统在待机模式下被唤醒，或者系统复位、电源复位时，他们都不会倍复位；
TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份内容清除；
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、小容量）、84字节（大容量和互联型）

BKP的基本结构

RTC简介

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（2~3.6V）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Unx时间戳的秒计数器；
20位的可编程预分频器，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（通常为8MHz/128）
LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）
LSI振荡器时钟（40KHz）

RTC基本结构

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状态位为1时，才可以写入RTC寄存器。

一、BKP的读写

本实验主要完成对BKP的读写操作。

程序

由于本实验比较简单，直接在主函数中写相关功能，main.c文件：

复制代码

#include "stm32f10x.h"    // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "key.h"

uint8_t num;//创建变量用于存储按键状态
uint16_t WriteArray[]={0x1234,0x2345};//创建数组用于存储要写入到BKP中的数据
uint16_t ReadArray[2];//创建数组用于存储要从BKP中读取到的数据

int main(void)
{	
	OLED_Init();
	key_init ();//各模块初始化
	
	OLED_ShowString (1,1,"W:");
	OLED_ShowString (2,1,"R:");//显示提示字符串
	
	//打开APB1总线上BKP的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE );
	//打开APB1总线上PWR的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE );
	
	//将备份寄存器的电源打开（允许BKP运作）
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	while(1)
	{
		//接收按键状态
		num = Getnum ();
		//如果按键按下
		if(num == 1)
		{
			//写入BKP的值加一
			WriteArray[0]++;
			WriteArray[1]++;
			
			//将数值分别写入BKP中
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,WriteArray[0]);
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2,WriteArray[1]);
			
			//分别显示写入BKP的数据
			OLED_ShowHexNum (1,3,WriteArray[0],4);
			OLED_ShowHexNum (1,8,WriteArray[1],4);
		}
		//读取BKP中的数据
		ReadArray[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);
		ReadArray[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
		
		//显示从BKP中读取到的数据
		OLED_ShowHexNum (2,3,ReadArray[0],4);
		OLED_ShowHexNum (2,8,ReadArray[1],4);
	}
}

最终效果：按一下按键，写入BKP中的数据值加一，并在OLED上显示写入BKP的数据和从BKP中读取出来的数据。

注意事项：

STM32上的复位按键对写入BKP的数据无复位作用，想要清除BKP中的数据需要同时断掉VDD和VBAT；

二、实时时钟

本实验用STM32单片机实现实时时钟。

程序

先对RTC部分代码进行编写，MyRTC.h文件：

复制代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <Time.h>

uint16_t TimeArray[]={2026,9,23,20,50,30};//创建数据用于设置初始时间和存储后续读取的时间

//对函数提前进行声明
void RTC_SetTime(void);
void MyRTC_Init(void)
{
	//打开APB1总线上BKP的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_BKP ,ENABLE );
	//打开APB1总线上PWR的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_PWR ,ENABLE );
	//打开PWR对BKP的使能
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	//用备份寄存器中的数据进行判断，使计时能够达到掉电不丢失，不重复初始化
	if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x77)
	{
		//打开外部低速时钟
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
		//等待外部低速时钟起振
		while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET);
		//配置RTC的时钟为外部低速时钟
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
		//使能RTC时钟
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		//等待时钟对齐
		RTC_WaitForSynchro();
		//等待上一个任务完成
		RTC_WaitForLastTask();
		//对RTC频率进行分频，设置为秒计时器
		RTC_SetPrescaler(32768 - 1);
		//等待上一个任务完成
		RTC_WaitForLastTask();
		//设置初始时间
		RTC_SetTime();
		//向BKP中写入特定数据，用于判断，保证函数值初始化一次
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0x77);
	}
	//如果系统掉电，但是备用电源VBAT通电
	else
	{
		//等待时钟对齐
		RTC_WaitForSynchro();
		//等待上一个任务完成
		RTC_WaitForLastTask();
	}
}

//函数：对当前时间进行设置
void RTC_SetTime(void)
{
	//创建time_t类型变量，用于存储计时秒数
	time_t Cnt;
	//创建时间结构体，用于存储关于时间的结构化数据
	struct tm Time_Date;
	
	//将数组中的值对应传输给时间结构体的对应成员
	Time_Date.tm_year = TimeArray[0] - 1900;//C语言标准规定年份偏差为1900，需要手动校正
	Time_Date.tm_mon =TimeArray[1] - 1;//月份相差1个月，需要手动校正
	Time_Date.tm_mday =TimeArray[2];
	Time_Date.tm_hour =TimeArray[3];
	Time_Date.tm_min =TimeArray[4];
	Time_Date.tm_sec =TimeArray[5];
	
	//将结构化时间数据转化为时间戳的秒计时，这里需要进行时区的校正
	Cnt = mktime (&Time_Date) - 8 * 60 * 60;
	//对时间进行设置
	RTC_SetCounter(Cnt);
	//等待上一个任务完成
	RTC_WaitForLastTask();
}

//函数：读取时间
void RTC_ReadTime(void)
{
	//创建time_t类型变量，用于存储计时秒数
	time_t Cnt;
	//创建时间结构体，用于存储关于时间的结构化数据
	struct tm Time_Date;
	//将时间戳时间读取出来赋值给Cnt，这里需要进行时区的校正
	Cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60;
	//使用localtime()函数将秒计数转换为格式化时间数据
	Time_Date = *localtime(&Cnt);
	//用数组按顺序分别将年、月、日等时间数据存储起来
	TimeArray[0] = Time_Date.tm_year + 1900;
	TimeArray[1] = Time_Date.tm_mon + 1;
	TimeArray[2] = Time_Date.tm_mday;
	TimeArray[3] = Time_Date.tm_hour;
	TimeArray[4] = Time_Date.tm_min;
	TimeArray[5] = Time_Date.tm_sec;
}

MyRTC.h文件：

复制代码

#ifndef _MYRTC_H
#define _MYRTC_H
extern uint16_t TimeArray[6];

void MyRTC_Init(void);
void RTC_SetTime(void);
void RTC_ReadTime(void);

#endif

最后在主函数中对RTC部分函数进行调用，miain.c文件：

复制代码

#include "stm32f10x.h"    // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"

int main(void)
{	
	OLED_Init();
	MyRTC_Init();//各模块初始化
	
	OLED_ShowString (1,1,"Date:xxxx xx xx");
	OLED_ShowString (2,1,"Hour:xx xx xx");//显示提示字符串
	
	while(1)
	{
		//不断读取时间
		RTC_ReadTime ();
		//显示读取到的时间数据
		OLED_ShowNum (1,6,TimeArray[0],4);
		OLED_ShowNum (1,11,TimeArray[1],2);
		OLED_ShowNum (1,14,TimeArray[2],2);
		OLED_ShowNum (2,6,TimeArray[3],2);
		OLED_ShowNum (2,9,TimeArray[4],2);
		OLED_ShowNum (2,12,TimeArray[5],2);
	
	}
}

最终效果：在OLED上显示出实时时间，并且在不断更新，当VDD断开时，实时时钟还是会继续计时。

注意事项

对时间的转换需要使用相关函数，必须声明头文件<Time.h>；
对时间的校正，如果是单纯的Unix秒计数器时间校正，需要使用1970进行年份校正，但是C语言标准规定使用1900进行年份校正；
STM32标准库中 localtime() 函数转换出来的时间是伦敦时间，不是当地时间，需要自己计算时区来手动校正，最好在设置时间函数和读取时间函数中的秒计数器处进行校正，这样不用考虑进位的问题。