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MM32L0130 RTC 日历和闹钟
一. MM32L0130 RTC简介
RTC 模块是用于提供时间（时、分、秒、亚秒）和日期（年、月、日）功能的定时计数器，日历以 BCD码的格式显示。内部包含周期性的唤醒单元，用于唤醒低功耗模式。支持夏令时补偿，支持数字校准补偿晶振精度的偏差。灵动微电子推出的MM32L0130系列MCU片上RTC外设具有以下特征：
- 可编程的日历功能，包括时、分、秒、小时（12/24 小时制）、日期、星期、月份、年份
- 软件可编程的夏令时补偿
- 可编程闹钟，任意日历字段的组合触发闹钟
- 周期性自动唤醒单元，唤醒时间可配置
- 数字校准，精度为 0.95ppm
- 通过移位功能调整亚秒时间
- 支持可配置的时间戳功能，用于记录事件的入侵时间
- 支持可配置的入侵检测
- 5 个 32 位宽的备份数据寄存器，当发生入侵事件时会复位备份数据寄存器
- 可屏蔽中断源
1. 闹钟
2. 唤醒单元
3. 时间戳事件
4. 入侵事件
二. RTC功能描述
2.1 RTC模块系统框图
RTC中断请求：
注： - 当使用了 PC13 的时间戳或入侵的功能时，如果需要使用 PC13 用做复用功能或者输出时，需要关闭时间戳或入侵对应的寄存器的使能位释放 PC13。
- RTC_ALARM 为闹钟或唤醒标志输出， RTC_CALB 代表校准时钟输出，最终会输出到 PAD，具体的复用关系参考芯片数据手册与 RTC_OR 输出控制寄存器。
- TAMP_IN 代表外部入侵管脚， TIM_TS 代表时间戳管脚，具体的对应关系参考芯片数据手册部分。
RTC 时钟包含3个独立可配置的时钟源：分别是 LSE、 LSI、 HSE 时钟的 128 分频。RTC 内部包含2个预分频器用于提供日历或其它功能的时钟，分别是一个 7 位的异步预分频器与15位的同步预分频器，为了降低功耗，建议将异步预分频的值设置到可能的最大值。
异步分频器输出时钟为fck_apre；同步预分频器输出时钟为fck_spre。
计算公式如下
fck_apre时钟用于为二进制格式的 RTC_SSR 亚秒递减计数器提供时钟。当该递减计数器计数到 0 时，会使用 PREDIV_S 的内容重载 RTC_SSR， fck_spre用于为日历计数单元提供时钟。
注：
针对 32.768KHZ 的 LSE 时钟，异步分频部分默认设置为 128，同步分频部分设置为 256，产生1HZ（fck_spre）的时钟用于日历计数。
2.3 实时时钟和日历
RTC 时间和日期寄存器对应如下：
- RTC_SSR 对应于亚秒
- RTC_TR 对应于时间
- RTC_DR 对应于日期
通过 APB 总线访问日历时间与日期寄存器时，由 RTC_CR 寄存器中的 BYPSHAD 位决定访问实时的日历寄存器还是影子寄存器，默认情况下访问的是影子寄存器。
每隔 2 个 RTC 时钟周期，会将实时的日历寄存器复制到影子寄存器，并将 RTC_ISR 寄存器的 RSF位置 1，在停机和待机模式下不会执行复制操作。退出这两种模式时，影子寄存器会在最长 2 个 RTC 时钟周期后进行更新。影子寄存器可以通过系统复位复位。
2.4 可编程闹钟
RTC 闹钟单元被划分为多个位 ，并且每个位支持独立的使能或屏蔽。具体可以通过配置RTC_ALRMAR 寄存器 MSKx 位以及 RTC_ALRMASSR 寄存器的 MASKSSx 位。
配置 RTC_CR 寄存器中的 ALRAE 位使能可编程闹钟功能。当该位为 1，并且配置的 RTC_ALRMAR寄存器的值同当前日历一致时， RTC_ISR 寄存器中的 ALRAF 位会置 1。同时配置 RTC_CR 寄存器中的ALRAIE 位等于 1 时，会产生闹钟中断输出。
配置 RTC_CR 寄存器中的位 OSEL[1：0]等于 1， ALRAF 连接到 RTC_ALARM 输出，配置 RTC_CR寄存器的 POL 位选择 RTC_ALARM 输出极性。
MM32L0130的RTC外设还有周期唤醒单元、日历读取、复位RTC、RTC数字校准、RTC移位、时间戳、入侵检测、RTC低功耗唤醒等功能， 在用户手册RTC章节有进行详细描述，大家可以参考查阅，此处不再进行赘述，实验涉及到再进行说明。
3. 实验
3.1 实验原理
RTC 闹钟单元被划分为多个位，包括日期、星期、小时、分钟、秒，并且每个位支持独立的使能或屏蔽。当配置的闹钟A寄存器的值与当前日历（时间/日期）寄存器的值一致时，闹钟发生，相应标志置位。如果使能了闹钟中断，则会产生闹钟中断输出。
配置时间寄存器、日期寄存器的值来初始化日历，配置闹钟A寄存器的值，并使能闹钟中断，每次闹钟A寄存器的值与当前时间/日期寄存器的值一致时，闹钟发生，产生闹钟中断。读取日历，如果查询到闹钟发生，串口打印闹钟发生次数与当前日历数据。
在日历的基础上实现闹钟功能，为便于观察和验证，实验中配置闹钟发生的时间尽可能短，匹配到秒而将其余位屏蔽以使闹钟发生。
3.2 程序设计
3.21 RTCCAL_Initialize() 函数
函数实现日历初始化配置，按如下步骤初始化日历时间与日期寄存器：
- 配置 RTC_ISR 寄存器中的 INIT 位为 1 以进入初始化模式
- 等待 RTC_ISR 寄存器中的 INITF 位被硬件置 1
- 编程 RTC_PRER 寄存器，配置同步与异步预分频系数
- 配置影子寄存器(RTC_TR 和 RTC_DR)，加载日历初值，配置 RTC_CR 寄存器中的 FMT 位选择 12 或 24 小时制
- 清除 RTC_ISR 寄存器中的 INIT 位退出初始化模式
注：
约 4 个 RTC 时钟周期后，影子寄存器配置值加载到内部实时计数器。初始化影子寄存器后，等待 RTC_ISR 寄存器的 RSF 位置 1，才能读取日历。
void RTCCAL_Initialize(void)
{
//Check if the clock is configured for the first time
RTCCAL_InitTypeDef init_struct;
RTCCAL_TimeTypeDef setTimeStruct;
RTCCAL_DateTypeDef setDateStruct;
u16 temp = 0;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE); //(1)
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE); //(2)
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //(3)
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
delay_x_cycle(2000);
//Check whether the specified RCC marker is set or not, and wait for the
//low-speed crystal oscillator to be ready
while(1) {
if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != RESET) { //(4)
break;
}
temp++;
if(temp >= LSE_READY_TIMEOUT) {
while(1) {
__NOP();
}
}
delay_x_cycle(10);
}
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_RTC, ENABLE);
//Setting RTC Clock
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
RTCCAL_EnterInitMode(); //(5)
RTCCAL_WaitForSynchro();
RTCCAL_StructInit(&init_struct);
init_struct.RTCCAL_AsynchPrediv = 0x7F; //(6)
init_struct.RTCCAL_SynchPrediv = 0xFF;
init_struct.RTCCAL_HourFormat = RTCCAL_HourFormat_24;
RTCCAL_Init(&init_struct);
RTCCAL_TimeStructInit(&setTimeStruct);
setTimeStruct.RTCCAL_H12 = RTCCAL_H12_AM; //(7)
setTimeStruct.RTCCAL_Hours = 15;
setTimeStruct.RTCCAL_Minutes = 34;
setTimeStruct.RTCCAL_Seconds = 0;
RTCCAL_SetTime(RTCCAL_Format_BCD, &setTimeStruct);
RTCCAL_DateStructInit(&setDateStruct);
setDateStruct.RTCCAL_Year = 0x16; //(8)
setDateStruct.RTCCAL_Month = 0x0A;
setDateStruct.RTCCAL_Date = 0x1A;
setDateStruct.RTCCAL_WeekDay = 0x01;
RTCCAL_SetDate(RTCCAL_Format_BCD, &setDateStruct);
RTCCAL_WaitForSynchro();
RTCCAL_ExitInitMode(); //(9)
}
（1）、（2）配置 RTC 需要使能 PWR 和 BKP 的时钟
（3）RTC 寄存器写保护，取消备份域的写保护
（4）等待 LSE 时钟稳定，选择 LSE 作为 RTC 时钟源
（5）确认 RTC 进入初始化模式
（6）配置 RTC 预分频寄存器，时钟频率为 1HZ
（7）配置 PTC_TR时间寄存器，更新时间
（8）配置 PTC_DR日期寄存器，更新日期
（9）RTC 退出初始化模式
3.22 RTCCAL_AlarmConfig() 函数
函数实现闹钟初始化配置，按如下步骤编程闹钟：
- 配置 RTC_CR 中的 ALRAE 位等于 0 禁止闹钟 A
- 等待 RTC_ISR 寄存器中的 ALRAWF 位等于 1
- 设置闹钟寄存器（RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR）
- 配置 RTC_CR 寄存器中的 ALRAE 位等于 1 使能闹钟 A
注：
对 RTC_CR 寄存器执行的写操作。约 2 个 RTC 时钟周期同步后生效。
void RTCCAL_AlarmConfig(void)
{
RTCCAL_AlarmTypeDef RTCCAL_AlarmStructure;
RTCCAL_NVIC_Config(); //(1)
// Set the alarm A Masks
RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmMask = (RTCCAL_ALRMAR_MSK4 | RTCCAL_ALRMAR_MSK3 | RTCCAL_ALRMAR_MSK2); //(2)
RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmDateWeekDaySel = RTCCAL_AlarmDateWeekDaySel_Date;
RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmDateWeekDay = RTCCAL_Weekday_Monday;
RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmTime.RTCCAL_Hours = 0;
RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmTime.RTCCAL_Minutes = 0;
RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmTime.RTCCAL_Seconds = 9;
if(ERROR == RTCCAL_AlarmCmd(RTCCAL_Alarm_A, DISABLE)) {
while(1) {};
}
RTCCAL_SetAlarm(RTCCAL_Format_BCD,RTCCAL_Alarm_A, &RTCCAL_AlarmStructure);
RTCCAL_AlarmSubSecondConfig(RTCCAL_Alarm_A, 0xFF, RTCCAL_AlarmSubSecondMask_SS14_5); //(3)
// Enable alarm A interrupt
RTCCAL_ITConfig(RTCCAL_IT_ALRA, ENABLE); //(4)
if(ERROR == RTCCAL_AlarmCmd(RTCCAL_Alarm_A, ENABLE)) {
while(1) {};
}
}
（1）配置RTC闹钟中断，RTC&BKP全局中断连接到 EXTI17 （2）配置闹钟A寄存器，屏蔽日期/星期、时、分，仅匹配秒 （3）配置闹钟A亚秒寄存器 （4）使能闹钟A中断
3.23 RTC_BKP_IRQHandler() 函数
RTC闹钟中断服务子程序，记录闹钟中断次数，置位标志位。
void RTC_BKP_IRQHandler(void )
{
if(RTCCAL_GetITStatus(RTCCAL_IT_ALRA) != RESET) {
RTCCAL_ClearITPendingBit(RTCCAL_IT_ALRA);
Flag_ALARM = 1;
if(AlarmCount > 500) {
RCC_RTCCLKCmd(DISABLE);
AlarmCount = 0;
}
else {
AlarmCount++;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
}
}
3.24 main() 函数
函数实现各模块初始化，在循环中获取当前日期、时间，查询到闹钟发生，打印当前日期、时间。
s32 main(void)
{
RTCCAL_DateTypeDef RTCCAL_tempDate;
RTCCAL_TimeTypeDef RTCCAL_tempTime;
DELAY_Init();
CONSOLE_Init(115200);
RTCCAL_LSE_DemoInit();
while(1) {
if(Flag_ALARM == 1) {
Flag_ALARM = 0;
printf("Alarm clock was triggered %d times !\n", AlarmCount);
printf("20");
printf("%02d-",RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Year);
printf("%02d-",RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Month);
printf("%02d\t",RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Date);
printf("%02d:",RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Hours);
printf("%02d:",RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Minutes);
printf("%02d\n",RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Seconds);
printf("\n");
}
}
}
3.3 实验演示
下载程序运行，观察串口调试助手：
串口调试助手间隔打印数据，比较前后两次数据的日期和时间，相差1分钟，在每分钟的第9秒闹钟发生，和闹钟寄存器配置一致，运行情况和预期设计相符。
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