时间戳&BKP备份寄存器&RTC实时时钟（STM32笔记）
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Unix时间戳
简介：
Unix 时间戳（Unix Timestamp）定义为从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。是一个计数器数值
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
（时间戳就只按照秒来计数。不进位）
用这样一个很大的秒数来表示时间有三点好处：
- 简化硬件电路，我们就只需要用一个很大秒寄存器来储存计数器的数值就行了，不用考虑进位
- 进行一些时间间隔的计算时非常方便，对两个计数器的秒数相减除以1h对应的秒数就行了
- 存储方便，存储秒数，就存储一个比较大的变量就行了
坏处：
- 占用软件资源，每次进行秒计数器和日期转换时，软件都需要进行一系列复杂的计算。
UTC和GMT是两种计时标准：
- UTC是通过原子钟方式计算1s的长度，更精确
- GMT是计算一天的时间长度除以24h的秒数来计算1s的长度。相比于UTC不是很精确。
闰秒：现在大部分的计算机设备都使用的UTC原子钟的秒数。但实际上地球会受到一些影响造成自转变慢。所以闰秒来抵消掉误差。
时间戳转换：
C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数，可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换
BKP备份寄存器：
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（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）
注：第3点TAMPER引脚是检测侵入事件的引脚。当我们存入一些敏感信息，为了防止信息泄露，我们可以使用这个TAMPER防侵入引脚。设计电路时，配置为上拉输入或下拉输入。引脚另一端连接在防侵入设备的开关上。当别人打开我的设备就会在TAMPER上产生上升沿或下降沿，STM32就会知道有侵入。这时BKP里面的数据就会自动清零。并且申请中断。（主电源断电后，侵入检测仍然有效）
BKP基本结构：
- 当主电源VDD掉电时，后备区域可以由VBAT的备用电池供电。当主电源VDD上电时，后备电源会由VBAT切换至VDD。
- BKP和RTC部分电路都在后备区域。BKP里面有数据寄存器，控制寄存器，状态寄存器和RTC时钟校准寄存器
- STM32中容量设备，共有20个数据寄存器，每个数据寄存器16位，存两个字节。
- 状态寄存器们主要负责管理和监控侵入事件的功能的状态。
- RTC时钟校准寄存器，对RTC的误差产生校准。
BKP的库函数：
//将全部寄存器恢复到默认值，清除写入的数据
void BKP_DeInit(void);
//配置侵入检测的有效电平（高电平触发还是低电平触发）
void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel);
//使能侵入检测
void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState);
//是否开启中断
void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState);
//时钟输出功能配置，可以在RTC引脚输出RTC校准时钟，RTC闹钟脉冲或秒脉冲
void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource);
//设置RTC校准值，写入RTC校准寄存器
void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue);
/*写备份寄存器*/
void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);
/*读备份寄存器*/
uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);
//获取标志位状态
FlagStatus BKP_GetFlagStatus(void);
//清除标志位状态
void BKP_ClearFlag(void);
//中断标志位是否发生
ITStatus BKP_GetITStatus(void);
//清除中断标志位
void BKP_ClearITPendingBit(void);要用到的PER库函数：
//备份寄存器访问使能
void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState);初始化BKP：
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能对BKP和PWR的访问RTC外设
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（2.0~3.6V）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，可适配不同频率的输入时钟（1s计一个数，频率得是1Hz，要分频）
- 可选择三种RTC时钟源：
- HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）：后续在分频寄存器给一个合适的值（8MHz/128/合适值）就可以得到1Hz频率。
- LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）：32768 = 2 ^ 15。所以32768经过15位的计数器的自然溢出。就可以很方便的得到1Hz（注：设置一个15位的计数器，计数达到32768就会满溢出，就是1Hz）。只有这一路时钟可以通过VBAT备用时钟供电
- LSI振荡器时钟（40KHz）：经过40K的分频得到1Hz
RTC框图：
框图中灰色部分是待机时都会继续维持供电
APB1总线和APB1接口对寄存器进行读写
RTCCLK是由RCC决定的。RTCCLK进来，经过RTC预分频器进行分频，这个分频器由两个寄存器组成上面的是重装载寄存器RTC_PRL，下面的是RTC_DIV（自减），手册里叫做余数寄存器（他还是计数器的作用）。这一块跟之前定时器中的cnt跟arr是一个作用。这里的分频器就是计数器，计几个数就溢出一次。所以在这里，下面的寄存器计数，上面的寄存器规定一个目标值。但是为什么他会有一个分频的作用呢。因为当我们的cnt计数等于arr时，发送一个波形。所以就是经过arr个1/PCLK才会得到一个波形。所以随后的频率就是PCLK/arr。
随后的闹钟寄存器RTC_ALR，与上面的RTC_CNT寄存器是等宽的。我们可以设置ALR为一个初始值。当CNT值跟设定的闹钟值一样时。就会产生RTC_Alarm闹钟信号。通往右边的中断系统。也可以让设备退出待机模式。
中断部分，有三个信号可以触发中断：
- RTC_Second，秒中断。它的来源就是CNT的输入时钟。开启这个中断，程序就会每秒进入一次中断。
- RTC_Overflow，溢出中断。他的来源是CNT的32位计数器溢出了。（2106年溢出）
- RTC_Alarm，闹钟中断。当计数器跟闹钟值相等时，会触发中断，闹钟信号可以把设备从待机模式唤醒。
RTC基本结构：
RTC的操作注意事项：
- 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。（因为刚开始APB1时钟频率PCLK1跟RTCCLK频率不一样）
- 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（还是因为两者时钟频率不一样，APB1写入后，不能马上进入RTC，因为APB1频率快。RTC频率慢，APB1要等到RTC来一个上升沿了才可以放入数据。）
RCC库函数：
//配置LSE外部低速时钟，调用此函数需要获取某个标志位
void RCC_LSEConfig(uint8_t RCC_LSE);
//配置LSI内部低速时钟
void RCC_LSICmd(FunctionalState NewState);
//RTCCLK时钟配置，选择RTCCLK的时钟源
void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t RCC_RTCCLKSource);
//启动RTCCLK
void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);
//获取标志位
FlagStatus RCC_GetFlagStatus(uint8_t RCC_FLAG);RTC库函数：
//配置中断输出
void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);
//进入配置模式，才能读写特定的寄存器
void RTC_EnterConfigMode(void);
//退出配置模式，就是把CNF位清零
void RTC_ExitConfigMode(void);
//获取CNT计数值
uint32_t RTC_GetCounter(void);
//写入CNT计数器的值（秒数）
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);
//写入预分频器，这个值会写入预分频器的PRL重装寄存器中。
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);
//写入闹钟值
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);
//读取预分频器中的DIV余数寄存器（自减计数器）
uint32_t RTC_GetDivider(void);
//等待上次操作完成
void RTC_WaitForLastTask(void);
//等待同步
void RTC_WaitForSynchro(void);
//获取标志位
FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
//清除标志位
void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);
//获取中断标志位
ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
//清除中断标志位
void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);RTC初始化：
void MyRTC_Init(void)
{
//1.开启PER和BKP的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能对BKP和PWR的访问
//2.开启RTC的时钟，LSE时钟
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //配置外部低速时钟
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET); //等待就绪
//3.配置PCCLK，指定LSE为时钟
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //选择LSE为时钟源
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //启动时钟
//4.两个等待函数（解决频率不同的问题）
RTC_WaitForSynchro(); //等待同步
RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成
//5.配置预分频器，确保输出频率是1Hz
RTC_SetPrescaler(32768 - 1); //库函数内部调用了进入和退出配置模式的函数
RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成
//6.配置CNT，给RTC一个初始时间
RTC_SetCounter(1672588795); //CNT设置初始时间
RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成完整代码：
MyRTC.c模块代码：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <time.h>
/* 初始化流程
* 1.开启PER和BKP的时钟
* 2.开启RTC的时钟，LSE时钟
* 3.配置PCCLK，指定LSE为时钟
* 4.两个等待函数（解决频率不同的问题）
* 5.配置预分频器，确保输出频率是1Hz
* 6.配置CNT，给RTC一个初始时间
* 7.闹钟中断自行选择
*/
uint16_t MyRTC_Time[] = {2026, 7, 9, 22, 42, 59}; //年 月 日 时 分 秒
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_Init(void)
{
//1.开启PER和BKP的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能对BKP和PWR的访问
//2.开启RTC的时钟，LSE时钟
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //配置外部低速时钟
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET); //等待就绪
//3.配置PCCLK，指定LSE为时钟
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //选择LSE为时钟源
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //启动时钟
//4.两个等待函数（解决频率不同的问题）
RTC_WaitForSynchro(); //等待同步
RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成
//5.配置预分频器，确保输出频率是1Hz
RTC_SetPrescaler(32768 - 1); //库函数内部调用了进入和退出配置模式的函数
RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成
// //6.配置CNT，给RTC一个初始时间
// RTC_SetCounter(1672588795); //CNT设置初始时间
// RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成
MyRTC_SetTime();
}
void MyRTC_SetTime(void)
{
time_t time_cnt;
struct tm time_Data;
time_Data.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900;
time_Data.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1;
time_Data.tm_mday = MyRTC_Time[2];
time_Data.tm_hour = MyRTC_Time[3];
time_Data.tm_min = MyRTC_Time[4];
time_Data.tm_sec = MyRTC_Time[5];
time_cnt = mktime(&time_Data); //转换成秒数
RTC_SetCounter(time_cnt); //赋值给CNT
RTC_WaitForLastTask(); //等待上次操作完成
}
void MyRTC_ReadTime(void)
{
time_t time_cnt;
struct tm time_Data;
time_cnt = RTC_GetCounter(); //获取CNT
time_Data = *localtime(&time_cnt); //转换为当前时间
MyRTC_Time[0] = time_Data.tm_year + 1900;
MyRTC_Time[1] = time_Data.tm_mon + 1;
MyRTC_Time[2] = time_Data.tm_mday;
MyRTC_Time[3] = time_Data.tm_hour;
MyRTC_Time[4] = time_Data.tm_min;
MyRTC_Time[5] = time_Data.tm_sec;
}
MyRTC.h模块代码：
#ifndef __MYRTC__H
#define __MYRTC__H
extern uint16_t MyRTC_Time[];
void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);
#endif
main.c模块：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "Oled.h"
#include "MyRTC.h"
uint32_t Data;
int main(void)
{
OLED_Init();
MyRTC_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "Data:XXXX-XX-XX");
OLED_ShowString(2, 1, "Time:XX:XX:XX");
OLED_ShowString(3, 1, "Cnt:");
while(1)
{
MyRTC_ReadTime();
OLED_ShowNum(1, 6 , MyRTC_Time[0], 4);
OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2);
OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2);
OLED_ShowNum(2, 6 , MyRTC_Time[3], 2);
OLED_ShowNum(2, 9 , MyRTC_Time[4], 2);
OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2);
OLED_ShowNum(3, 6 , RTC_GetCounter(), 10);
}
}
智能硬件社区聚焦AI智能硬件技术生态，汇聚嵌入式AI、物联网硬件开发者，打造交流分享平台，同步全国赛事资讯、开展 OPC 核心人才招募，助力技术落地与开发者成长。
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