STM32 之 备份域(备份寄存器、备份SRAM)详解及数据丢失问题处理

2019-07-14 01:46发布

某些STM32芯片提供了备份SRAM,例如STM32F系列芯片有4K的备份SRAM。然而在使用过程中发现备份区域数据丢失!下面从STM32系列芯片提供的整个备份域来看看啥情况。

电池备份域

  首先,这部分在参考手册的电源(PWR)章节有详细的介绍。器件的工作电压 (VDD) 要求介于 1.8 V 到 3.6 V 之间。嵌入式线性调压器用于提供内部 1.2 V数字电源。当主电源 VDD 断电时,可通过 VBAT 电压为实时时钟 (RTC)RTC备份寄存器备份 SRAM(BKP SRAM) 供电。具体如下图:
电源
手册中有许多对于使用芯片时对于电源部分设计的要求,例如引脚的使用、电流的要求等等,具体见手册!

备份域访问

  复位后,备份域(RTC 寄存器、RTC 备份寄存器和备份 SRAM)将受到保护,以防止意外的写访问。要使能对备份域的访问,请按以下步骤进行操作:

访问 RTC 和 RTC 备份寄存器

  1. 将 RCC_APB1ENR 寄存器中的 PWREN 位置 1,使能电源接口时钟(分别参见手册第 6.3.15 节和第 6.3.16 节了解 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 和 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx)
  2. 将用于 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR)和 用于STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 DBP 位置 1,使能对备份域的访问
  3. 选择 RTC 时钟源:参见手册第 6.2.8 节:RTC/AWU 时钟
  4. 通过对 RCC 备份域控制寄存器 (RCC_BDCR) 中的 RTCEN [15] 位进行编程,使能 RTC 时钟

访问备份 SRAM

  1. 将 RCC_APB1ENR 寄存器中的 PWREN 位置 1,使能电源接口时钟(分别参见手册第 6.3.15 节和第 6.3.16 节了解 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 和 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx)。
  2. 将用于 STM32F405xx/07xx 和 STM32F415xx/17xx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 和用于STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 的 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 DBP 位置 1,使能对备份域的访问。
  3. 通过将 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR) 中的 BKPSRAMEN 位置 1,使能备份 SRAM 时钟。
想要访问备份域还是非常简单的,下面以访问备份SRAM为例,从代码角度说明一下(具体见注释即可): /** * @brief (使用标准外设库)备份SRAM初始化 * @param[in] void * @retval NULL */ static void vBkpSramInit(void) { /* 电源接口时钟使能 (Power interface clock enable) */ RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); /* DBP 位置 1,使能对备份域的访问 */ PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); /* 通过将 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR) 中的 BKPSRAMEN 位置 1, 使能备份 SRAM 时钟 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_BKPSRAM, ENABLE); /* 应用程序必须等待备份调压器就绪标志 (BRR) 置 1,指示在待机模式和 VBAT 模式下会保持写入 RAM 中的数据。 */ while(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_BRR) != SET); } /** (使用HAL库)备份SRAM初始化 * * @param[in] NULL * @retval Null **/ void BKP_SRAM_Init(void) { /* 电源接口时钟使能 (Power interface clock enable) */ __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /* DBP 位置 1,使能对备份域的访问 */ HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); /* 通过将 RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR) 中的 BKPSRAMEN 位置 1, 使能备份 SRAM 时钟 */ __HAL_RCC_BKPSRAM_CLK_ENABLE(); /* 应用程序必须等待备份调压器就绪标志 (BRR) 置 1,指示在待机模式和 VBAT 模式下会保持写入 RAM 中的数据。 */ HAL_PWREx_EnableBkUpReg(); } 经过以上初始化之后,就可以使用备份域中的各部分功能了(RTC和备份SRAM的初始化有些区别)。

备份域的使用

初始化后对于备份域中各功能(RTC、RTC备份寄存器、备份SRAM)的使用就比较灵活了。
  • RTC: 使用相对来说比较复杂,后面独立介绍
  • RTC备份寄存器: 读写非常简单,标准外设库和HAL库都提供了函数直接进行读写。
/*----------------------------标准外设库----------------------------*/ /** * @brief Writes a data in a specified RTC Backup data register. * @param RTC_BKP_DR: RTC Backup data Register number. * This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to * specify the register. * @param Data: Data to be written in the specified RTC Backup data register. * @retval None */ void RTC_WriteBackupRegister(uint32_t RTC_BKP_DR, uint32_t Data) { __IO uint32_t tmp = 0; /* Check the parameters */ assert_param(IS_RTC_BKP(RTC_BKP_DR)); tmp = RTC_BASE + 0x50; tmp += (RTC_BKP_DR * 4); /* Write the specified register */ *(__IO uint32_t *)tmp = (uint32_t)Data; } /** * @brief Reads data from the specified RTC Backup data Register. * @param RTC_BKP_DR: RTC Backup data Register number. * This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to * specify the register. * @retval None */ uint32_t RTC_ReadBackupRegister(uint32_t RTC_BKP_DR) { __IO uint32_t tmp = 0; /* Check the parameters */ assert_param(IS_RTC_BKP(RTC_BKP_DR)); tmp = RTC_BASE + 0x50; tmp += (RTC_BKP_DR * 4); /* Read the specified register */ return (*(__IO uint32_t *)tmp); } /*----------------------------HAL库----------------------------*/ /** * @brief Writes a data in a specified RTC Backup data register. * @param hrtc: pointer to a RTC_HandleTypeDef structure that contains * the configuration information for RTC. * @param BackupRegister: RTC Backup data Register number. * This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to * specify the register. * @param Data: Data to be written in the specified RTC Backup data register. * @retval None */ void HAL_RTCEx_BKUPWrite(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister, uint32_t Data) { uint32_t tmp = 0U; /* Check the parameters */ assert_param(IS_RTC_BKP(BackupRegister)); tmp = (uint32_t)&(hrtc->Instance->BKP0R); tmp += (BackupRegister * 4U); /* Write the specified register */ *(__IO uint32_t *)tmp = (uint32_t)Data; } /** * @brief Reads data from the specified RTC Backup data Register. * @param hrtc: pointer to a RTC_HandleTypeDef structure that contains * the configuration information for RTC. * @param BackupRegister: RTC Backup data Register number. * This parameter can be: RTC_BKP_DRx where x can be from 0 to 19 to * specify the register. * @retval Read value */ uint32_t HAL_RTCEx_BKUPRead(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister) { uint32_t tmp = 0U; /* Check the parameters */ assert_param(IS_RTC_BKP(BackupRegister)); tmp = (uint32_t)&(hrtc->Instance->BKP0R); tmp += (BackupRegister * 4U); /* Read the specified register */ return (*(__IO uint32_t *)tmp); }
  • 备份SRAM: 这部分的使用就更加灵活了,可以直接当内存去访问。推荐一种使用分散加载文件进行访问的方式。具体为定义自己的结构体,使用结构体定义变量BKP_SRAM myContent __attribute__((section("BKP_SRAM_SECTION")));,最后使用分散加载文件,将以上定义的变量直接映射到备份SRAM即可。
; ************************************************************* ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision *** ; ************************************************************* LR_IROM1 0x08000000 0x0000C000 { ; load region size_region ER_IROM1 0x08000000 0x0000C000 { ; load address = execution address *.o (RESET, +First) *(InRoot$$Sections) .ANY (+RO) } RW_IRAM1 0x20000000 0x00020000 { ; RW data .ANY (+RW +ZI) } RW_BkSRAM 0x40024000 0x1000 { *.o (BKP_SRAM_SECTION, +First) ; 备份SRAM } }

备份SRAM问题

在实际产品中使用时,发现备份SRAM中的数据丢失!检查在硬件上并没有出现任何问题,于是从软件一步步分析如下:
  1. 产品( 使用STM32F407VG )中实现了IAP、APP在线升级,备份域在这两部程序中均有使用(两部分程序中均对备份域进行了初始化)。
  2. 在由IAP跳转到APP后,发现在APP中初始化的备份SRAM中原有数据全部丢失( 准确的说应该是时钟不起作用,导致数据全是 0,看似数据丢失
  3. 分析原因,STM32芯片在上电后默认以内部低速时钟源(HSI运行),如果用户配置了使用外部时钟源,则再配置外部时钟源,然后将时钟切换为外部。程序在APP中配置时钟前是正常的,一旦时钟源出现切换则导致备份域再次初始化之后就无效了!感觉应该是 备份域的各种初始化必须在时钟初始化之后再进行配置才可以,颠倒顺序将导致备份域时钟初始化后不可用! 但是,其他外设(例如GPIO,同是挂在AHP总线上)却不受以上限制,比较奇怪!

解决

  在IAP跳转到APP前,将备份域的各时钟失能,这样APP中配置的备份SRAM才会有效。

后续

后续可以测试一下其他外设是否有此问题。最好测试一下同样是挂在同一总线下的外设(GPIO、DMA、备份域时钟全部是在AHB总线下的)。