第十六章：CH32V103应用教程——BKP

草帽王子

本章教程为后备寄存器（BKP）侵入检测，当外界提供了一个信号（上升沿或下降沿）时，表示有“侵入事件”，硬件将自动清除当前系统中保留的重要信息。这种方式可以增加系统信息的安全性。


1、BKP简介及相关函数介绍

后备寄存器（BKP）提供了10个16位的通用数据寄存器，可以用来存储20字节的用户数据。在主电源（VDD）掉电后，这些数据仍可以由VBAT供电而保持，不受待机状态、系统复位或电源复位的影响。此外BKP单元还提供了侵入检测管理、RTC时钟校准及脉冲输出功能。

关于BKP侵入检测，侵入检测就是当外界提供了一个信号（上升沿或下降沿）时，表示有“侵入事件”，硬件将自动清除当前系统中保留的重要信息。这种方式可以增加系统信息的安全性。当侵入检测引脚上出现跳变沿（取决于 TPAL 位）时会产生一个侵入事件，如果使能了侵入检测中断，还会同时产生一个侵入检测中断。只要出现了侵入事件，后备数据寄存器就会被全部清除。此外，硬件检测采用记忆方式，即使侵入检测功能未开启（TPE=0），系统也会采样是否有跳变沿，并在满足 TPAL 位选择情况下，提前锁定侵入事件，并在 TPE 位置 1 下，触发侵入事件。  
例如：当TPAL=0时，如果TPE=0未开启功能，但TAMPER引脚已经为高电平，一旦TPE=1后，则会产生一个额外的侵入事件（系统提前锁定了上升沿）。当TPAL=1时，如果TPE=0未开启功能，但TAMPER引脚已经为低电平，一旦 TPE=1后，则会产生一个额外的侵入事件（系统提前锁定了下降沿）。

所以为了防止发生不必要的侵入事件，导致清除了后备寄存器，建议：在希望硬件检测侵入引脚的开始时刻，通过写BKP_TPCSR寄存器CTE位置1，先清除硬件可能记忆过的侵入事件，并确保当前侵入检测引脚状态是无效的。

注：当 VDD电源断开时，侵入检测功能仍然有效。为了避免不必要的复位数据后备寄存器，TAMPER 引脚应该在片外连接到正确的电平。

关于CH32V103 BKP具体信息，可参考CH32V103应用手册。CH32V103 BKP标准库函数具体内容如下：

1. void BKP_DeInit(void);
   
2. void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel);
   
3. void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState);
   
4. void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState);
   
5. void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource);
   
6. void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue);
   
7. void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);
   
8. uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);
   
9. FlagStatus BKP_GetFlagStatus(void);
   
10. void BKP_ClearFlag(void);
    
11. ITStatus BKP_GetITStatus(void);
    
12. void BKP_ClearITPendingBit(void);

复制代码

1.1、void BKP_DeInit(void)
功  能：将BKP外围寄存器初始化为其默认重置值。
输  入：无

1.2、void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel)
功  能：配置侵入检测引脚激活级别。
输  入：BKP_TamperPinLevel：指定篡改Pin的活动级别。

1.3、void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用侵入检测引脚激活。
输  入：NewState:启用或禁用。

1.4、void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用侵入检测中断。
输  入：NewState:启用或禁用。

1.5、void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource)
功  能：选择要在侵入检测引脚上输出的RTC输出源。
输  入：BKP_RTCOutputSource：指定RTC输出源。

1.6、void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue)
功  能：设置RTC时钟校准值。
输  入：CalibrationValue：指定RTC时钟校准值。

1.7、void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data)
功  能：将用户数据写入指定的数据备份寄存器。
输  入：BKP_DR：指定数据备份寄存器。Data：要写入的数据。

1.8、uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR)
功  能：从指定的数据备份寄存器读取数据。
输  入：BKP_DR：指定数据备份寄存器。

1.9、FlagStatus BKP_GetFlagStatus(void)
功  能：检查是否设置了侵入检测事件标志。
输  入：无

1.10、void BKP_ClearFlag(void)
功  能：清除侵入检测事件挂起标志。
输  入：无

1.11、ITStatus BKP_GetITStatus(void)
功  能：检查是否发生了侵入检测中断。
输  入：无

1.12、void BKP_ClearITPendingBit(void)
功  能：清除侵入检测引脚中断挂起位。
输  入：无

以上函数在使用时直接在程序中调用即可。


2、硬件设计

本章教程为BKP侵入检测教程，由数据手册可知，侵入检测引脚为PC13，且由应用手册和程序设计可知，侵入检测控制寄存器（BKP_TPCTLR）中TPAL位默认值为0，即即侵入检测引脚上的高电平会清除所有后备数据寄存器（硬件锁定上升沿），所以硬件连接方式如下：

• PC13连接开发板3.3V引脚
  

此外，为了保证在主电源（VDD）掉电后，这些数据仍可以由 VBAT供电而保持，不受待机状态、系统复位或电源复位的影响，需对VBAT进行供电，硬件连接方式如下：

• 开发板VBAT引脚连接开发板3.3V引脚
  

3、软件设计


本章教程主要用于测试BKP的侵入检测功能，当PC13引脚由低电平跳变为高电平时，表示有“侵入事件”，硬件将自动清除当前系统中保留的重要信息。这种方式可以增加系统信息的安全性。且如果使能了侵入检测中断，还会同时产生一个侵入检测中断。其具体程序如下：

bkp.h文件

1. #ifndef __BKP_H
   
2. #define __BKP_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. void BKP_Tamper_Init(void);
   
7. void TAMPER_IRQHandler(void);
   
8. 
   
9. #endif

复制代码

bkp.h文件主要是相关函数的声明；

bkp.c文件

1. #include "bkp.h"
   
2. 
   
3. void TAMPER_IRQHandler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
   
4. /*******************************************************************************
   
5. * Function Name  : BKP_Tamper_Init
   
6. * Description    : Initializes the BKP Tamper.
   
7. * Input          : None
   
8. * Return         : None
   
9. *******************************************************************************/
   
10. void BKP_Tamper_Init(void)
    
11. {
    
12.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
13. 
    
14.     RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE ); //使能PWR时钟和BKP时钟
    
15. 
    
16.     BKP_TamperPinCmd( DISABLE );   //禁用侵入检测引脚激活
    
17.     PWR_BackupAccessCmd( ENABLE ); //启用对RTC和备份寄存器的访问。
    
18.     BKP_ClearFlag();               //清除侵入检测事件，此举是为了清除硬件可能记忆过的侵入事件，并确保当前侵入检测引脚状态是无效的。
    
19.     BKP_ITConfig(DISABLE);         //关闭侵入中断
    
20. 
    
21.     BKP_WriteBackupRegister( BKP_DR1, 0x9880 ); //将用户数据写入指定的数据备份寄存器。
    
22.     BKP_WriteBackupRegister( BKP_DR2, 0x5678 );
    
23.     BKP_WriteBackupRegister( BKP_DR3, 0xABCD );
    
24.     BKP_WriteBackupRegister( BKP_DR4, 0x3456 );
    
25. 
    
26.     printf( "BKP_DR1:%08x\r\n", BKP->DATAR1 );
    
27.     printf( "BKP_DR2:%08x\r\n", BKP->DATAR2 );
    
28.     printf( "BKP_DR3:%08x\r\n", BKP->DATAR3 );
    
29.     printf( "BKP_DR4:%08x\r\n", BKP->DATAR4 );
    
30. 
    
31.     //侵入检测引脚（TEMPER引脚）有效电平设置
    
32.     BKP_TamperPinLevelConfig( BKP_TamperPinLevel_High ); //BKP_TamperPinLevel_High值为0：侵入检测引脚上的高电平会清除所有后备数据寄存器（硬件锁定上升沿）
    
33.   //BKP_TamperPinLevelConfig( BKP_TamperPinLevel_Low );  //BKP_TamperPinLevel_Low值为1：侵入检测引脚上的低电平会清除所有后备数据寄存器（硬件锁定下降沿）
    
34.     printf("TPAL=%d\n",BKP->TPCTLR);                     //根据打印值可对侵入检测控制寄存器（BKP_TPCTLR）的各个位的值和状态进行判断
    
35. 
    
36.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TAMPER_IRQn;
    
37.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    
38.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    
39.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
40.     NVIC_Init( &NVIC_InitStructure );
    
41. 
    
42.     BKP_ITConfig( ENABLE );     //使能侵入检测引脚中断。
    
43.     BKP_TamperPinCmd( ENABLE ); //使能侵入检测引脚激活
    
44. }
    
45. 
    
46. /*******************************************************************************
    
47. * Function Name  : TAMPER_IRQHandler
    
48. * Description    : This function handles SysTick Handler.
    
49. * Input          : None
    
50. * Return         : None
    
51. *******************************************************************************/
    
52. void TAMPER_IRQHandler(void)
    
53. {
    
54.   if( BKP_GetITStatus() == SET ) //如果发生了侵入检测引脚中断
    
55.     {
    
56.         printf("TAMPER_IRQHandler\r\n");
    
57.         printf( "BKP_DR1:%08x\r\n", BKP->DATAR1 );
    
58.         printf( "BKP_DR2:%08x\r\n", BKP->DATAR2 );
    
59.         printf( "BKP_DR3:%08x\r\n", BKP->DATAR3 );
    
60.         printf( "BKP_DR4:%08x\r\n", BKP->DATAR4 );
    
61.     }
    
62. 
    
63.     BKP_ClearITPendingBit(); //清除中断标志位
    
64. }

复制代码

bkp.c文件主要包含BKP侵入检测初始化函数以及相关中断服务函数。

main.c文件

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
   
4.     USART_Printf_Init(115200);
   
5.     printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
   
6. 
   
7.     BKP_Tamper_Init();
   
8. 
   
9.     while(1);
   
10. }
    

复制代码

4、下载验证

将开发板VBAT引脚连接开发板3.3V引脚，然后将编译好的程序下载到开发板并复位，观察串口打印情况具体如下：

将PC13连接开发板3.3V引脚，发生侵入检测事件并产生中断，后备寄存器清0，串口打印情况如下：

BKP.rar附件下载

15、BKP.rar (469.04 KB, 下载次数: 12)

2021-9-10 16:58 上传

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完