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用STM32----RTC 计秒不均匀,你碰到过吗?

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duo点|  楼主 | 2021-11-2 11:25 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
该问题由某客户提出,发生在 STM32F103RBT6 器件上。据其工程师讲述:其产品为车载 GPS 导航监 控设备,其中使用了STM32 作为主控器件,负责管理整个设备。在该产品的设计中,使用了 STM32 的 RTC,并将其计时显示在产品的屏幕上。
计时显示的更新是由 RTC 的秒中断来完成的,即由 RTC 的秒中断服务程序从 RTC 中读出新的时间并更新到相关的变量中,再触发屏幕刷新程序更新屏幕上的 显示。在测试时发现屏幕上显示时间的秒部分走时不均匀,时快时慢,甚至会丢掉某个中间值而发生 跳变。 对该显示时间做长时间计时的测量,发现其长时间计时是准确的,即秒长度的平均值是准确 的。将程序中的其它中断关掉,只保留 RTC 的秒中断,问题依旧。通过在 RTC 秒中断服务程序中加 入对 GPIO 翻转的代码来测量 RTC秒中断响应的时间间隔,发现其是均匀的,如图(一)所示,说明 并非 RTC 的秒中断响应不及时而导致显示时间的波动。

用同样的方法测量从 RTC 秒中断得到响应到完成屏幕上显示时间的更新所消耗的时间,结果为 1.56mS,如图(二)所示。这一延时不足以对屏幕上显示时间造成的可察觉的波动。到此,不知下一 步该如何定位问题原因,请求技术支持。

调研:
重复观察现象,如其所述。为了便于观察,修改代码,在每次从 RTC 读取新的时间之后,将保存时间 的变量通过 UART 打印到终端软件上。其结果如图(三)所示,与设备屏幕上的显示时间是一致的:

进一步修改代码,在每次从 RTC 读取时间数据之前加入 1mS 的等待,如表(一)所示,其中变量 timedisplay 由 RTC 的秒中断服务程序置“1”,触发该任务更新屏幕显示时间:

编译后重新测试,结果表明之前所述现象不再发生,如图(四)所示:









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沙发
duo点|  楼主 | 2021-11-2 11:26 | 只看该作者
结论:
对 RTC 的时间数据的读取与 RTC 内部对时间数据的更新在时间上存在竞争关系,以至两者在时间上 的顺序不确定。于是,读到的时间数据,时而是新数据,时而是旧数据,从而导致读回的时间数据的 取值会发生跳变、或者不变的现象,而不是稳定的递增。
处理:
通过在读 RTC 的时间数据之前加入一定的延时,来保证其与 RTC 内部对时间数据的更新之间保持一 个固定的时间顺序,以便读回的都是更新后的数据。
建议:
在 STM32 中,RTC 部分与 CPU 部分分别属于不同的时钟域,且两者的工作时钟频率相差较大,前者 工作在 32.768KHz 的频率下,而后者的工作频率通常在 36MHz 以上。这一差别导致两者对同一事件 做出响应的速度存在着明显的差距,CPU 的响应速度快而 RTC 响应速度慢。从图(五)所示的 RTC 系统架构中可以看到,由前置分频器产生的秒脉冲信号送给 RTC 的
计数器的同时,也通过 RTC 的中 断请求控制单元送到了 CPU 的 NVIC 单元。

这样的信号传递关系决定了,在 RTC 的计数器接到更新计数的信号的同时,RTC 的秒中断请求信号即 已送达 CPU,而不是在 RTC 的计数器完成更新计数之后。这样一来,由于 RTC 对这一事件的响应时间 是 RTC 时钟域的 1 个时钟周期,即 ,而 CPU 对这一事件的响应时间几个到几 十 个 CPU 时 钟 域 的 时 钟 周 期 。 假 如 CPU 工 作在 36MHz 的 频 率 下 , 一 般 来 说 , 这 一 时 间 在 左右,所以,CPU 要先于 RTC 的计数器响应这一事件。然而,一般情况下软 件的中断服务程序并非一开始就去读 RTC 的时间数据,而是要先做一些前期的判断和准备工作,甚至要等到中断服务程序结束后,由普通任务去读这一数据。由此,也会引发一个延时,通常这一延时的 时长在10uS 到 50uS 之间。于是,读取 RTC 的时间数据的事件和 RTC 计数器更新计数值的事件在非 常邻近的时间点上发生,且无固定顺序。综上所述,几个事件在时间上的关系,如图(六)所示:

为了消除 RTC 计数器更新时间数据和软件读取 RTC 时间数据这两个事件在时间上的竞争,可以让后 一事件延后一段时间之后再发生,以确保两个事件有固定的时间顺序。

`






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板凳
晓伍| | 2021-12-1 09:38 | 只看该作者
应该是其他代码导致的

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地板
tpgf| | 2021-12-1 09:40 | 只看该作者
这种现象是正常的

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5
八层楼| | 2021-12-1 09:42 | 只看该作者
调高他的优先级别

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6
磨砂| | 2021-12-1 09:56 | 只看该作者
其他进程影响了他的实时性

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7
kiwis66| | 2021-12-1 10:08 | 只看该作者
看你串口助手,貌似遇到过,
不过没在意~~

但当时整体走时没有什么大的偏差~~~~

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