细说STM32F407单片机RTC的备份寄存器原理及使用方法

一、备份寄存器的功能

二、示例功能

三、项目设置

1、晶振、DEBUG、CodeGenerator、USART6

2、RTC

3、NVIC

4、GPIO 及KEYLED

四、软件设计

1、main.h

2、main.c

3、rtc.c

4、keyled.c、keyled.h

五、运行调试

本实例旨在介绍备份寄存器的作用。本实例继续使用旺宝红龙开发板STM32F407ZGT6 KIT V1.0。本实例将引用本文作者写的其他文章作为参考文献。

参考项目：细说STM32F407单片机RTC的基本原理及闹钟和周期唤醒功能的使用方法-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/145575366

一、备份寄存器的功能

STM32F407的RTC有20个32位的备份寄存器，寄存器名称为RTC_BKP0R~RTC_BKP19R。这些备份寄存器由备用电源VBAT供电，在系统复位或主电源关闭时，只要VBAT有电，备份寄存器的内容就不会丢失。所以，备份寄存器可以用来存储一些用户数据。

文件stm32f4xx_hal_rtc_ex.h中有读写备份寄存器的功能函数，其原型定义如下：

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，参数BackupReg是备份寄存器编号，文stm32f4xx_hal_rtc_ex.h定义了20个备份寄存器编号的宏，定义如下：

#define RTC_BKP_DR0		0x00000000U
#define RTC_BKP_DR1		0x00000001U
/*省略了中间的定义代码*/
#define RTC_BKP_DR18	0x00000012U
#define RTC_BKP_DR19	0x00000013U

RTC也可以由VBAT供电，在系统复位或主电源关闭时，RTC的日历不受影响。但是在参考项目中，因为在系统复位时调用了RTC初始化函数MX_RTC_Init()，而这个函数总是设置RTC的日期和时间，所以复位后，RTC的日期时间又从CubeMX里设置的初始日期时间开始了。

可以使用备份寄存器对参考项目进行修改，使得系统在复位时不再自动设置RTC的初始日期时间，而是由备份寄存器RTC_BKP_DR0的内容决定，而且可以把RTC当前时间保存到备份寄存器。

二、示例功能

本实例，将设计一个示例，演示备份寄存器的使用。示例具有如下的功能和操作流程。

在RTC初始化函数MX_RTC_Init()中增加代码，读取备份寄存器RTC_BKP_DR0的内容，如果值为0，就设置RTC为初始时间和日期，如果值为1，就不设置RTC的日期和时间。
在程序运行时，可以修改保存到备份寄存器RTC_BKP_DR0的值，可以保存0或1。
将RTC当前时间的时、分、秒数据保存到RTC_BKP_DR2到RTC_BKP_DR4的3个寄存器里。RTC_BKP_DR1里的值为1时，表示保存了RTC时间。
读取备份寄存器RTC_BKP_DR0到RTC_BKP_DR4的内容，显示到串口助手上。
使用RTC周期唤醒中断，唤醒中断周期1s，在唤醒中断里读取时间后在串口助手上显示。本示例还用到4个按键和2个LED，所以继续引用作者发布的其它参考项目中的KEYLED文件中的程序文件。
菜单设计：

[S2]KeyUp   = Reset RTC time on startup.    //按下S2键，用初始时间重置RTC
[S3]KeyDown = Read BKUP registers.          //按下S3键，读取备份寄存器
[S4]KeyLeft = Save current time to BKUP.    //按下S4键，把当前时间保存到RTC备份寄存器
[S5]KeyRight= Change RTC time from BKUP.    //按下S5键，用备份寄存器存储的时间重置RTC时间

三、项目设置

1、晶振、DEBUG、CodeGenerator、USART6

与参考文章相同。

2、RTC

在RTC的模式设置中，启用时钟源和日历，设置WakeUp模式为Internal WakeUp。在参数设置部分，设置数据格式为Binary data format,设置唤醒时钟为1Hz信号，唤醒周期数为0，这样就会每秒产生一次唤醒中断。

3、NVIC

在NVIC中开启周期唤醒中断，设置RTC抢占优先级为1。

4、GPIO 及KEYLED

4个按键和2个LED。引用文件夹KEYLED的方法请参考本文作者发布的其它文章。

程序标签	板上名称	引脚名称	引脚功能	GPIO模式	默认电平	上拉或下拉
LED1	D1	PA6	GPIO_Output	推挽输出	High	上拉
LED2	D2	PA4	GPIO_Output	推挽输出	High	上拉
KeyRight	S5	PF6	GPIO_Input	输入		上拉
KeyDown	S3	PD3	GPIO_Input	输入		上拉
KeyLeft	S4	PF7	GPIO_Input	输入		上拉
KeyUp	S2	PA0	GPIO Input	输入		上拉

四、软件设计

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读取时间和日期的结果数据
RTC_DateTypeDef sDate;uint8_t RTC_isReading=0;	//RTC是否正在读日期时间数据
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN 2 */__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_DISABLE(&hrtc); //禁止RTC周期唤醒printf("Demo11_2_RTC_Backup:Using Backup Registers.\r\n");uint32_t iniRTC = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);	//读取备份寄存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 *///显示菜单，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);	//重启RTC周期唤醒while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */KEYS curKey=ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);switch(curKey){case KEY_UP:		//[S2]KeyUp,改变保存到备份寄存器DR0的数值0 or 1RTC_ToggleReset();break;case KEY_DOWN:	//[S3]KeyDown,读取5个备份寄存器的数据并显示RTC_ReadBKUP();case KEY_LEFT:	//[S4]KeyLeft,将RTC当前时间保存到备份寄存器RTC_SaveToBKUP();break;case KEY_RIGHT:	//[S5]KeyRight,从备份寄存器读取时间，改变RTC时间RTC_LoadFromBKUP();break;default:break;}HAL_Delay(300);	//消抖}/* USER CODE END 3 */

main()函数里在完成了外设初始化之后，执行__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_DISABLE (&hrtc)，禁止了RTC周期唤醒单元。在进入while死循环之前，再开启RTC的周期唤醒单元。

调用函数HAL_RTCEx_BKUPRead()读取备份寄存器RTC_BKP_DR0的内容，如果寄存器的值为0，就会在MX_RTC_Init()里用CubeMX设置的初始日期和时间设置RTC的日期时间；如果寄存器的值不为0，在MX_RTC_Init()里就不会设置RTC的日期和时间。后一种情况下，在按复位键[S6]使系统复位时，RTC仍然保持连续的时间，因为RTC工作在备份域，不会在系统复位时复位。

然后，在串口助手上显示了一个模拟菜单。

在while循环里读取按键输入，用4个按键模拟菜单项的选择，按下某个按键后就执行与菜单项对应的功能。按键的响应代码封装为4个函数。

/* USER CODE BEGIN 4 */
//周期唤醒中断回调函数
void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{LED1_Toggle();RTC_isReading = 1;		//RTC正在读取数据，该变量的作用类似于RTOS中的二值信号量if (HAL_RTC_GetTime(hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK){//调用HAL_RTC_GetTime()之后必须调用HAL_RTC_GetDate()以解锁数据，才能连续更新日期和时间HAL_RTC_GetDate(hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);RTC_isReading = 0;	//RTC结束了读取数据//显示时间hh:mm:sschar str[40];sprintf(str,"RTC Time = %2d:%2d:%2d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);printf(" %s\r\n",str);}
}/* 翻转保存备份寄存器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){ //存储值为0时，用CubeMX中的值复位日期时间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);		//取消写保护HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0, iniRTC);	//写入备份寄存器DR0//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE(&hrtc);		//开启写保护
}/* RTC时间保存到备份寄存器 */
void RTC_SaveToBKUP()	//S4
{while (RTC_isReading)	//如果RTC的WakeUp中断里正在读取数据，就等待其读取完HAL_Delay(1);//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE(&hrtc);				//取消写保护HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR1, 0x01);			//0x01=保存了时间的标志HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR2, sTime.Hours);	//使用全局变量sTime，不再读取当前时间HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR3, sTime.Minutes);HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR4, sTime.Seconds);//__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE(&hrtc);				//开启写保护char timeStr[30];sprintf(timeStr,"%2d:%2d:%2d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);	//转换为字符串,自动添加"\0"printf("Current time %s is saved in BKUP.\r\n",timeStr);
}/* 用保存的时间设置为RTC时间 */
void RTC_LoadFromBKUP()	//S5
{uint32_t isTimeSaved = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);	//读取备份寄存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;		//这两个参数还是有用的，如果不设置这2个参数，设置的小时数会自动减1time.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_SET;//HAL_Delay(10);		//必须加这个延时，否则设置的时间会错乱while(RTC_isReading)	//如果RTC正在WakeUp中断里读取数据，就等待其读完HAL_Delay(1);/*函数HAL_RTC_SetTime()内部在修改RTC的寄存器之前，会调用 __HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE()取消写保护，写完之后，会调用 __HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE() 重新开启写保护 */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");
}/* 读取5个备份寄存器内容并显示 */
void RTC_ReadBKUP()	//S3
{uint32_t regValue;char regStr[40];regValue = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);	//0=系统复位时复位RTC时间sprintf(regStr,"Reset RTC ,BKP_DR0= %lu",regValue);	//转换为字符串,自动添加"\0"printf(" %s\r\n",regStr);regValue=HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);	//1=有时间数值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 */

回调函数HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback()处理RTC周期唤醒中断。

其余的4个函数，是对4个菜单项的响应代码的封装。

3、rtc.c

/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */uint32_t iniRTC = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR0);	//读取备份寄存DR0if ((iniRTC & 0x01))  //非零，无需初始化RTC日期时间{if (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc,0,RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS) != HAL_OK)Error_Handler();return;  //提前退出函数}/* USER CODE END Check_RTC_BKUP */

沙箱中添加的代码就是用函数HAL_RTCEx_BKUPRead()读取备份寄存器RTC_BKP_DR0的内容，如果寄存器的值不为0，就在执行完HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT()设置和启动周期唤醒后，退出函数；如果寄存器的值为0，就继续执行函数内后面的代码。

这样，就在函数MX_RTC_Init()中加入了用户功能代码，使得在系统复位时，RTC不必设置初始日期和时间。