【STM32】BKP备份寄存器&RTC实时时钟&PWR电源控制

文章目录

• BKP备份寄存器
• • BKP简介
  • BKP的基本结构
  • BKP库函数
• RTC实时时钟
• • RTC简介
  • RTC基本结构
  • RTC操作注意事项
  • RTC库函数
• PWR电源控制
• • PWR简介
  • STM32内部供电方案
  • 低功耗模式
  • • 模式选择

BKP备份寄存器

对应 STM32F10xxx参考手册 中的第五章

BKP简介

• BKP（Backup Registers）备份寄存器

• BKP处于后备区域，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（板子上的纽扣电池，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

  BKP内保存的数据可以被毁灭（如果有人希望恶意得到这些数据的话，令其丢失比保护数据更重要），TAMPER机制就可以实现备份寄存器内容清除，中文译为“侵入检测”，这需要占用一个外部引脚（PC13）

• 如果不用侵入检测功能，那么这个外部引脚可以用作RTC引脚，用于输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

• BKP中用户数据存储容量： 20字节（中容量和小容量）/ 84字节（大容量和互联型）

BKP的基本结构

BKP库函数

void BKP_DeInit(void);
// //恢复缺省配置手动清空BKP所有的数据寄存器

void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel);
//配置tamper引脚的有效电平是高电平触发还是低电平触发

void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState);
//是否需要开启侵入检测功能

void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState);
//是否开启中断

void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource);
//时钟输出功能的配置,可以选择在RTC引脚上输出时钟信号,输出RTC校准时钟,RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue);
//设置RTC校准值,就是写入RTC校准寄存器

⭐ void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);
//写备份寄存器,第一个参数指定要写入那个寄存器,第二个参数就是要写入的数据

⭐ uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);
//读取指定的备用数据寄存器的值，备用寄存器通常用于保存一些需要在设备断电后保持的持久数据（如日期、时间等），这些数据在断电重启后仍然有效

FlagStatus BKP_GetFlagStatus(void);
//检查与备用寄存器相关的标志位状态，通常是一个指示某种事件（如备用寄存器值的变化）的标志
//返回值为 SET（表示标志被设置，可能指示某个事件或条件已经发生）或者 RESET（表示标志未被设置，条件未发生）

void BKP_ClearFlag(void);
//清除备用寄存器相关的标志位。通常在某个事件发生后，用户需要清除标志位，以便下一次事件能够正常检测到

ITStatus BKP_GetITStatus(void);
//获取备用寄存器的中断状态，判断是否有中断事件发生

void BKP_ClearITPendingBit(void);
//清除备用寄存器相关的中断挂起标志。这通常用于处理中断事件，在中断处理完成后清除挂起的标志，防止中断再次触发

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

RTC框图

【分析】

• 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：
  1. HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
  2. LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）
  3. 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

RTC库函数

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);
/** 配置 RTC 中断的启用或禁用
	参数说明：
		RTC_IT：指定要配置的 RTC 中断类型
		NewState：指定中断的启用状态，可以是 ENABLE 或 DISABLE
*/

void RTC_EnterConfigMode(void);
/**	进入 RTC 配置模式
	说明：RTC 在进行一些配置更改时，需要进入配置模式。进入配置模式后，RTC 的时钟源、分频器、计数器等参数可以被修改
	注意：进入配置模式时，RTC 会停止计时，因此需要确保在修改配置前不影响正在进行的时间计数
*/

void RTC_ExitConfigMode(void);
//退出 RTC 配置模式

uint32_t  RTC_GetCounter(void);
//获取 RTC 的当前计数器值（即当前的时间戳）

void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);
//设置 RTC 计数器的值（即设置当前时间戳）

void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);
//设置 RTC 的预分频器值

void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);
//设置 RTC 的闹钟值（即触发报警闹钟的时间）

uint32_t  RTC_GetDivider(void);
//获取 RTC 的分频器的当前设置值

void RTC_WaitForLastTask(void);
//等待 RTC 的最后一项任务完成

void RTC_WaitForSynchro(void);
//等待 RTC 时钟同步

FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
//获取 RTC 的标志状态

void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);
//清除 RTC 的指定标志

ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
//获取 RTC 中断状态

void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);
//清除 RTC 中断挂起标志

PWR电源控制

PWR简介

• PWR（Power Control）电源控制
• PWR负责管理STM32内部的电源供电部分，可以实现可编程电压监测器和低功耗模式的功能
• 可编程电压监测器（PVD）可以监控VDD电源电压，当VDD下降到PVD阀值以下或上升到PVD阀值之上时，PVD会触发中断，用于执行紧急关闭任务
• ⭐三种低功耗模式⭐ ：睡眠模式（Sleep）、停机模式（Stop）和待机模式（Standby），可在系统空闲时，降低STM32的功耗，延长设备使用时间

STM32内部供电方案

低功耗模式

模式选择

执行 WFI（Wait For Interrupt）或者 WFE（Wait For Event）指令后，STM32进入低功耗模式

• 睡眠模式

  • 执行完 WFI/WFE 指令后，STM32 进入睡眠模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行

  • SLEEPONEXIT 位决定 STM32 执行完 WFI 或 WFE 后，是立刻进入睡眠，还是等 STM32 从最低优先级的中断处理程序中退出时进入睡眠

  • 在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态

  • WFI指令进入睡眠模式，可被任意一个NVIC响应的中断唤醒

  • WFE指令进入睡眠模式，可被唤醒事件唤醒

• 停机模式

  • 执行完 WFI/WFE 指令后，STM32 进入停止模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行
  • 1.8V 供电区域的所有时钟都被停止，PLL、HSI 和 HSE 被禁止，SRAM 和寄存器内容被保留下来
  • 在停止模式下，所有的 I/O 引脚都保持它们在运行模式时的状态
  • 当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时，HSI 被选为系统时钟
  • 当电压调节器处于低功耗模式下，系统从停止模式退出时，会有一段额外的启动延时
  • WFI 指令进入停止模式，可被任意一个 EXTI 中断唤醒
  • WFE 指令进入停止模式，可被任意一个 EXTI 事件唤醒

• 待机模式

  • 执行完 WFI/WFE 指令后，STM32 进入待机模式，唤醒后程序从头开始运行
  • 整个1.8V 供电区域被断电，PLL、HSI 和 HSE也被断电，SRAM 和寄存器内容丢失，只有备份的寄存器和待机电路维持供电
  • 在待机模式下，所有的I/O引脚变为高阻态（浮空输入）
  • WKUP 引脚的上升沿、RTC 闹钟事件的上升沿、NRST 引脚上外部复位、IWDG 复位退出待机模式

STM32 专栏文章均参考 《STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕》教程视频