細說STM32F407單片機RTC的備份寄存器原理及使用方法

一、備份寄存器的功能

二、示例功能

三、項目設置

1、晶振、DEBUG、CodeGenerator、USART6

2、RTC

3、NVIC?

4、GPIO 及KEYLED

四、軟件設計

1、main.h

2、main.c

3、rtc.c

4、keyled.c、keyled.h

五、運行調試

????????本實例旨在介紹備份寄存器的作用。本實例繼續使用旺寶紅龍開發板STM32F407ZGT6 KIT V1.0。本實例將引用本文作者寫的其他文章作為參考文獻。

????????參考項目：細說STM32F407單片機RTC的基本原理及鬧鐘和周期喚醒功能的使用方法-CSDN博客 ?https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/145575366

一、備份寄存器的功能

????????STM32F407的RTC有20個32位的備份寄存器，寄存器名稱為RTC_BKP0R~RTC_BKP19R。這些備份寄存器由備用電源VBAT供電，在系統復位或主電源關閉時，只要VBAT有電，備份寄存器的內容就不會丟失。所以，備份寄存器可以用來存儲一些用戶數據。

????????文件stm32f4xx_hal_rtc_ex.h中有讀寫備份寄存器的功能函數，其原型定義如下：

uint32_t HAL_RTCEx_BKUPRead(RTC_HandleTypeDef *hrtc,uint32_t BackupReg);
void HAL_RTCEx_BKUPWrite(RTC_HandleTypeDef *hrtc,uint32_t BackupReg,uint32_t Data);

????????其中，參數BackupReg是備份寄存器編號，文stm32f4xx_hal_rtc_ex.h定義了20個備份寄存器編號的宏，定義如下：

#define RTC_BKP_DR0		0x00000000U
#define RTC_BKP_DR1		0x00000001U
/*省略了中間的定義代碼*/
#define RTC_BKP_DR18	0x00000012U
#define RTC_BKP_DR19	0x00000013U

????????RTC也可以由VBAT供電，在系統復位或主電源關閉時，RTC的日歷不受影響。但是在參考項目中，因為在系統復位時調用了RTC初始化函數MX_RTC_Init()，而這個函數總是設置RTC的日期和時間，所以復位后，RTC的日期時間又從CubeMX里設置的初始日期時間開始了。

????????可以使用備份寄存器對參考項目進行修改，使得系統在復位時不再自動設置RTC的初始日期時間，而是由備份寄存器RTC_BKP_DR0的內容決定，而且可以把RTC當前時間保存到備份寄存器。

二、示例功能

????????本實例，將設計一個示例，演示備份寄存器的使用。示例具有如下的功能和操作流程。

在RTC初始化函數MX_RTC_Init()中增加代碼，讀取備份寄存器RTC_BKP_DR0的內容，如果值為0，就設置RTC為初始時間和日期，如果值為1，就不設置RTC的日期和時間。
在程序運行時，可以修改保存到備份寄存器RTC_BKP_DR0的值，可以保存0或1。
將RTC當前時間的時、分、秒數據保存到RTC_BKP_DR2到RTC_BKP_DR4的3個寄存器里。RTC_BKP_DR1里的值為1時，表示保存了RTC時間。
讀取備份寄存器RTC_BKP_DR0到RTC_BKP_DR4的內容，顯示到串口助手上。
使用RTC周期喚醒中斷，喚醒中斷周期1s，在喚醒中斷里讀取時間后在串口助手上顯示。本示例還用到4個按鍵和2個LED，所以繼續引用作者發布的其它參考項目中的KEYLED文件中的程序文件。
菜單設計：

[S2]KeyUp ? = Reset RTC time on startup.    //按下S2鍵，用初始時間重置RTC
[S3]KeyDown = Read BKUP registers.          //按下S3鍵，讀取備份寄存器
[S4]KeyLeft = Save current time to BKUP.    //按下S4鍵，把當前時間保存到RTC備份寄存器
[S5]KeyRight= Change RTC time from BKUP.    //按下S5鍵，用備份寄存器存儲的時間重置RTC時間

三、項目設置

1、晶振、DEBUG、CodeGenerator、USART6

? ? ? ? 與參考文章相同。?

2、RTC

????????在RTC的模式設置中，啟用時鐘源和日歷，設置WakeUp模式為Internal WakeUp。在參數設置部分，設置數據格式為Binary data format,設置喚醒時鐘為1Hz信號，喚醒周期數為0，這樣就會每秒產生一次喚醒中斷。

3、NVIC?

????????在NVIC中開啟周期喚醒中斷，設置RTC搶占優先級為1。

4、GPIO 及KEYLED

????????4個按鍵和2個LED。引用文件夾KEYLED的方法請參考本文作者發布的其它文章。

程序標簽	板上名稱	引腳名稱	引腳功能	GPIO模式	默認電平	上拉或下拉
LED1	D1	PA6	GPIO_Output	推挽輸出	High	上拉
LED2	D2	PA4	GPIO_Output	推挽輸出	High	上拉
KeyRight	S5	PF6	GPIO_Input	輸入		上拉
KeyDown	S3	PD3	GPIO_Input	輸入		上拉
KeyLeft	S4	PF7	GPIO_Input	輸入		上拉
KeyUp	S2	PA0	GPIO Input	輸入		上拉

四、軟件設計

1、main.h

/* USER CODE BEGIN Private defines */
void RTC_ToggleReset();
void RTC_SaveToBKUP();
void RTC_LoadFromBKUP();
void RTC_ReadBKUP();
/* USER CODE END Private defines */

2、main.c

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "keyled.h"
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PV */
RTC_TimeTypeDef sTime;		//RTC讀取時間和日期的結果數據
RTC_DateTypeDef sDate;uint8_t RTC_isReading=0;	//RTC是否正在讀日期時間數據
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN 2 */__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_DISABLE(&hrtc); //禁止RTC周期喚醒printf("Demo11_2_RTC_Backup:Using Backup Registers.\r\n");uint32_t iniRTC = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);	//讀取備份寄存DR0printf("Reset RTC time on startup: ");if ((iniRTC & 0x01)==0)printf("Yes.\r\n");elseprintf("No.\r\n");/* USER CODE END 2 */

 /* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE *///顯示菜單，也可以放在USER CODE BEGIN 2里printf("[S2]KeyUp   = Reset RTC time on startup(LED2_ON).\r\n");printf("[S3]KeyDown = Read BKUP registers.\r\n");printf("[S4]KeyLeft = Save current time to BKUP.\r\n");printf("[S5]KeyRight= Change RTC time from BKUP.\r\n\r\n");__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_ENABLE(&hrtc);	//重啟RTC周期喚醒while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */KEYS curKey=ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);switch(curKey){case KEY_UP:		//[S2]KeyUp,改變保存到備份寄存器DR0的數值0 or 1RTC_ToggleReset();break;case KEY_DOWN:	//[S3]KeyDown,讀取5個備份寄存器的數據并顯示RTC_ReadBKUP();case KEY_LEFT:	//[S4]KeyLeft,將RTC當前時間保存到備份寄存器RTC_SaveToBKUP();break;case KEY_RIGHT:	//[S5]KeyRight,從備份寄存器讀取時間，改變RTC時間RTC_LoadFromBKUP();break;default:break;}HAL_Delay(300);	//消抖}/* USER CODE END 3 */

????????main()函數里在完成了外設初始化之后，執行__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_DISABLE (&hrtc)，禁止了RTC周期喚醒單元。在進入while死循環之前，再開啟RTC的周期喚醒單元。

????????調用函數HAL_RTCEx_BKUPRead()讀取備份寄存器RTC_BKP_DR0的內容，如果寄存器的值為0，就會在MX_RTC_Init()里用CubeMX設置的初始日期和時間設置RTC的日期時間；如果寄存器的值不為0，在MX_RTC_Init()里就不會設置RTC的日期和時間。后一種情況下，在按復位鍵[S6]使系統復位時，RTC仍然保持連續的時間，因為RTC工作在備份域，不會在系統復位時復位。

????????然后，在串口助手上顯示了一個模擬菜單。

????????在while循環里讀取按鍵輸入，用4個按鍵模擬菜單項的選擇，按下某個按鍵后就執行與菜單項對應的功能。按鍵的響應代碼封裝為4個函數。

/* USER CODE BEGIN 4 */
//周期喚醒中斷回調函數
void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{LED1_Toggle();RTC_isReading = 1;		//RTC正在讀取數據，該變量的作用類似于RTOS中的二值信號量if (HAL_RTC_GetTime(hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK){//調用HAL_RTC_GetTime()之后必須調用HAL_RTC_GetDate()以解鎖數據，才能連續更新日期和時間HAL_RTC_GetDate(hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);RTC_isReading = 0;	//RTC結束了讀取數據//顯示時間hh:mm:sschar str[40];sprintf(str,"RTC Time = %2d:%2d:%2d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);printf(" %s\r\n",str);}
}/* 翻轉保存備份寄存器RTC_BKP_DR0的值 */
void RTC_ToggleReset()	//S2
{uint32_t iniRTC = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);iniRTC = !iniRTC;if ((iniRTC & 0x01)==0){ //存儲值為0時，用CubeMX中的值復位日期時間printf("Reset RTC time on startup.\r\n");LED2_ON();}else{printf("Not reset RTC time on startup.\r\n");LED2_OFF();}//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE(&hrtc);		//取消寫保護HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0, iniRTC);	//寫入備份寄存器DR0//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE(&hrtc);		//開啟寫保護
}/* RTC時間保存到備份寄存器 */
void RTC_SaveToBKUP()	//S4
{while (RTC_isReading)	//如果RTC的WakeUp中斷里正在讀取數據，就等待其讀取完HAL_Delay(1);//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE(&hrtc);				//取消寫保護HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR1, 0x01);			//0x01=保存了時間的標志HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR2, sTime.Hours);	//使用全局變量sTime，不再讀取當前時間HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR3, sTime.Minutes);HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR4, sTime.Seconds);//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE(&hrtc);				//開啟寫保護char timeStr[30];sprintf(timeStr,"%2d:%2d:%2d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);	//轉換為字符串,自動添加"\0"printf("Current time %s is saved in BKUP.\r\n",timeStr);
}/* 用保存的時間設置為RTC時間 */
void RTC_LoadFromBKUP()	//S5
{uint32_t isTimeSaved = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);	//讀取備份寄存DR1if (isTimeSaved){RTC_TimeTypeDef time;time.Hours = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2);time.Minutes = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3);time.Seconds = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR4);time.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;		//這兩個參數還是有用的，如果不設置這2個參數，設置的小時數會自動減1time.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_SET;//HAL_Delay(10);		//必須加這個延時，否則設置的時間會錯亂while(RTC_isReading)	//如果RTC正在WakeUp中斷里讀取數據，就等待其讀完HAL_Delay(1);/*函數HAL_RTC_SetTime()內部在修改RTC的寄存器之前，會調用 __HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE()取消寫保護，寫完之后，會調用 __HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE() 重新開啟寫保護 */if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &time, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK)printf("Load and set BKUP time, success.\r\n");elseprintf("Load and set BKUP time, failure.\r\n");}elseprintf("No BKUP time is saved.\r\n");
}/* 讀取5個備份寄存器內容并顯示 */
void RTC_ReadBKUP()	//S3
{uint32_t regValue;char regStr[40];regValue = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);	//0=系統復位時復位RTC時間sprintf(regStr,"Reset RTC ,BKP_DR0= %lu",regValue);	//轉換為字符串,自動添加"\0"printf(" %s\r\n",regStr);regValue=HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);	//1=有時間數值sprintf(regStr,"Time is saved,BKP_DR1= %lu",regValue);printf(" %s\r\n",regStr);regValue=HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2);	//Hoursprintf(regStr,"Saved time(Hour) ,BKP_DR2= %lu",regValue);printf(" %s\r\n",regStr);regValue=HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3);	//Minutesprintf(regStr,"Saved time(Min) , BKP_DR3= %lu",regValue);printf(" %s\r\n",regStr);regValue=HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR4);	//Secondsprintf(regStr,"Saved time(Sec) , BKP_DR4= %lu",regValue);printf(" %s\r\n",regStr);
}//串口打印
int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart6,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

????????回調函數HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback()處理RTC周期喚醒中斷。

????????其余的4個函數，是對4個菜單項的響應代碼的封裝。

3、rtc.c

/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */uint32_t iniRTC = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR0);	//讀取備份寄存DR0if ((iniRTC & 0x01))  //非零，無需初始化RTC日期時間{if (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc,0,RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS) != HAL_OK)Error_Handler();return;  //提前退出函數}/* USER CODE END Check_RTC_BKUP */

? ? ? ? 沙箱中添加的代碼就是用函數HAL_RTCEx_BKUPRead()讀取備份寄存器RTC_BKP_DR0的內容，如果寄存器的值不為0，就在執行完HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT()設置和啟動周期喚醒后，退出函數；如果寄存器的值為0，就繼續執行函數內后面的代碼。

????????這樣，就在函數MX_RTC_Init()中加入了用戶功能代碼，使得在系統復位時，RTC不必設置初始日期和時間。