【江协科技STM32】BKP备寄存器RTC实时时钟（学习笔记）

 BKP备寄存器

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（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。但是如果VDD电源断开，VBAT也没有电，那就数据清零。因为BKP本质上时RAM存储器，没有掉电不丢失的能力。
• 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） 

具体描述看参考手册第五章 

 BKP基本结构

 

橙色部分后备区域在待机时维持供电，依赖于硬件层面的独立电源设计：

• 备份电源域：微控制器（如 STM32 等）设有专门的后备电源域，后备区域（如 RTC 预分频器、计数器、闹钟寄存器等模块）接入该电源域。
• 独立供电来源：当系统进入待机模式，主电源（如 APB1 总线供电）关闭，但后备电源域由独立电源（如备用电池、超级电容或 VBAT 引脚供电）持续供电。这种设计确保 RTC 在待机期间仍能保持计时、计数等功能，避免时间信息丢失或计时中断。

1. 输入功能模块

• 电池供电（VBAT）：通过外部电池或备用电源为模块供电，确保数据寄存器等关键区域在主电源断电时仍维持工作，保护数据不丢失。
• 侵入检测（TAMPER）：接收外部侵入检测信号上升沿或者下降沿（TAMPER），监测是否存在非法物理侵入或特定触发事件，保障系统安全。
• 时钟输出（RTC）：将内部处理的时钟信号输出至 RTC 模块，为实时时钟功能提供支持。

2. 核心寄存器模块

• 数据寄存器：包含多个 16 位寄存器（如 DR1 [15:0]、DR2 [15:0]…DR42 [15:0]），用于存储用户数据或配置参数。一个寄存器存两个字节，所以DR1~DR10就是20各字节，中小容量。其中，“大容量和互联型” 设备支持更多数据寄存器（如 DR42）。
• 控制与状态相关寄存器：
  • 控制寄存器：用于配置模块工作模式、参数等。
  • 状态寄存器：反馈模块当前工作状态（如中断、错误等）。
  • RTC 时钟校准寄存器：对 RTC 时钟进行精度校准，确保计时准确性。

 RTC实时时钟

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（2.0~3.6V）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

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）   主要选中这路
•  LSI振荡器时钟（40KHz） 

 解释三种RTC时钟源：RCC时钟树

RTC框图  

图 154 为简化的实时时钟（RTC）框图，主要展示 RTC 模块的核心架构与工作流程，包含以下关键部分：

1. 系统连接与供电机制

• APB1 总线与接口：通过 APB1 接口实现 RTC 模块与 APB1 总线的通信，用于配置和读取 RTC 寄存器数据，但待机时 APB1 接口不供电。
• 后备区域供电：图中灰色标注的 “后备区域”（如 RTC 预分频器、32 位计数器等）在待机时维持供电，确保 RTC 计时功能持续运行，不受主电源掉电影响。

2. RTC 核心功能模块

• RTC 预分频器：
  • 包含重装载寄存器RTC_PRL和分频寄存器RTC_DIV，对输入时钟RTCCLK进行分频，生成计数器所需的时钟信号TR_CLK，通过重装载机制更新分频参数。
• 32 位可编程计数器：
  • RTC_CNT为核心计数器，对TR_CLK计数，实现时间累加；RTC_ALR为闹钟寄存器，存储闹钟设定值，与RTC_CNT比较，匹配时产生RTC_Alarm信号，触发闹钟事件。
• 控制与中断模块（RTC_CR）：
  • 处理中断标志（SECF秒中断标志、OWF溢出标志、ALRF闹钟标志）和中断使能（SECIE、OWIE、ALRIE），汇总中断信号后接入 NVIC 中断控制器，实现中断响应。

3. 唤醒功能

• RTC_Alarm信号除触发中断外，还可通过WKP_STDBY触发退出待机模式；此外，外部WKUP pin（唤醒引脚）也参与待机唤醒，确保系统在闹钟事件或外部触发时恢复运行。

 RTC基本结构 

 硬件电路

简单电路参考来源STM32数据手册5.16供电方案： 

推荐连接的参考来源是STM32参考手册：

外部低速晶振参考来源STM32数据手册5.36使用一个晶体/陶瓷谐振器产生的低速外部时钟：

 

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 

 第二点细节：为什么要等待RTC_CRL寄存器中的RSF位

 

 为什么要当RTOFF状态位是1，才可以写入RTC寄存器