【STM32-学习笔记-10-】BKP备份寄存器+时间戳

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

  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

  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

  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

// 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

#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PWRRCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);//使能BKPPWR_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

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：

  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

  •   #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

  •   #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：

  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

  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

#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08:34:56time_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：

•   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：

  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

#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：

•   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：

  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

#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：

•   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：

  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

#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：

•   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：

  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

#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：

•   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：

  •   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

#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：

•   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：

  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

#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：

•   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：

  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

#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：

•   代码段的执行时间：0.012345 秒