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[其他ST产品] stm32之实时时钟RTC（掉电计时保持、秒中断、闹钟中断、溢出中断）

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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
RTC, ST, STM, STM32, tc
stm32系列产品普遍都有实时时钟RTC模块，它提供一个掉电保持计时功能，掉电后由后备供电区域供电。除了提供时间和日期之外，还可以设置闹钟提醒，且可以在待机模式下设置闹钟唤醒系统。在一些小容量、中容量产品中，只有一个32位的计数寄存器，如果该计数寄存器自增1周期设置为1s，那么软件可以根据该计数寄存器的值算出当前的日期和时、分、秒。在一些大容量的产品中，年、月、日、时、分、秒都是独立的寄存器，可直接读出需要的值。
RTC简介
实时时钟是一个独立的定时器。RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

RTC模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)处于后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后，RTC的设置和时间维持不变。

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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:24 | 显示全部楼层
RTC特性
     ● 可编程的预分频系数：分频系数最高为220220

     ● 32位的可编程计数器，可用于较长时间段的测量。（若最小单位为秒：232232=4,294,967,295秒=49,710天  大概136年。）

     ● 2个分离的时钟：用于APB1接口的PCLK1和RTC时钟(RTC时钟的频率必须小于PCLK1时钟频率的四分之一以上)。

     ● 可以选择以下三种RTC的时钟源：

             ─ HSE时钟除以128；

             ─ LSE振荡器时钟；（常用的是外部低速，稳定精准，重要的是VDD掉电后可有后备供电区域给它供电）

             ─ LSI振荡器时钟。

     ● 2个独立的复位类型：

             ─ APB1接口由系统复位；

             ─ RTC核心(预分频器、闹钟、计数器和分频器)只能由后备域复位。（可导致后备区域复位：侵入事件、软件复位、VBAT掉电）

     ● 3个专门的可屏蔽中断：

            ─ 闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。

            ─ 秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号(最长可达1秒)。

            ─ 溢出中断，指示内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:25 | 显示全部楼层
RTC功能框图

4343863a6a92a2b3af.png
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:26 | 显示全部楼层
从左上角开始到右下角看图理解，系统通过APB1总线对后备区域的RTC进行通信，那三斜杠的意思是可断开，因为在系统掉电的时候RTC是独立的，只有在系统运行时才有可能会相通。RTCCLK（RTC时钟输入）必须小于PCLK1（低速AHB时钟）的三分之一以上。

RTC_PRL（预分频装载寄存器）的值决定TR_CLK脉冲产生的周期，RTC_DIV（预分频器余数寄存器）可读不可写，当RTCCLK的一个上升沿到来，RTC_DIV的值减1，减到0后硬件重载为RTC_PRL的值同时产生一个TR_CLK脉冲，一个TR_CLK脉冲的到来会使RTC_CNT（计数器寄存器）的值加1，同时产生一个RTC_Second中断（由软件配置是否使能，“秒中断”并不一定是一秒触发一次，具体是根据RTC时钟和RTC_PRL的值决定）。
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:28 | 显示全部楼层
当RTC_CNT的值溢出后从0开始，并产生一个溢出中断（由软件配置是否使能）。当RTC_CNT等于RTC_CNTRTC_ALR（闹钟寄存器）时，产生一个闹钟中断（由软件配置是否使能，可在用在系统待机模式下唤醒系统）。

RTC_CR（RTC控制寄存器）不在后备区域，所以它的数据会随系统复位而复位，也就是说当系统下电是，秒中断、溢出中断、闹钟中断就不存在了，在下一次系统上电时需要重新初始化。图中“退出待机模式”有两种方法：RTC闹钟、WKUP引脚。

这里说一个图上没有的知识点，PC.13引脚也就是侵入检测引脚，它可以用来输出RTC闹钟脉冲、RTC秒脉冲或者是钟频率为 RTC 时钟除以 64的脉冲，后者在系统下电的情况下无法输出。
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:28 | 显示全部楼层
寄存器的配置不作详细讲解，下面是利用标准库函数进行开发的RTC应用。
代码设计
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  1. #include "stm32f10x.h"
    

  2. #include "stdio.h"
    

  3. #include "string.h"
    

  4.  
    

  5. static void RTC_Configuration(void);
    

  6. static void NVIC_Configuration(void);
    

  7. static void USART1_Config(void);
    

  8. static void Delay(__IO u32 nCount);
    

  9. static char *USART_GetString(char *s);
    

  10.  
    

  11. char strbuf[50];
    

  12. unsigned char HH,MM,SS;
    

  13. static char cmd_SetTime[]="AT+SETTIME";//设置时间的指令
    

  14. static char cmd_SetAlarm[]="AT+SETALARM";//设置闹钟的指令
    

  15.  
    

  16. int main(void)
    

  17. {        
    

  18.     USART1_Config();//串口1输出调试信息
    

  19.         
    

  20.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);//使能电源管理时钟，后备寄存器模块时钟
    

  21.     PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能RTC和后备寄存器的访问
    

  22.         
    

  23.     if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)//如果在后备数据寄存器1读取到的值不是0xA5A5 说明后备寄存器（RTC等）未初始化
    

  24.    {
    

  25.         RTC_Configuration();  //配置RTC，时钟选用LSE（外部低速时钟）,RTC计数器1s自增1
    

  26.         RTC_WaitForLastTask();//等待RTC操作完成
    

  27.         RTC_SetCounter(0);    //首次时间设置为 00:00:00
    

  28.         RTC_WaitForLastTask();//等待RTC操作完成
    

  29.         BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);//后备数据寄存器1写入0xA5A5，标志RTC已初始化
    

  30.    } 
    

  31.   else //系统复位，而后备寄存器并没有被复位时，无需再初始化RTC
    

  32.   {
    

  33.         if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PORRST) != RESET){
    

  34.                 printf("POR/PDR 复位\r\n"); //VDD掉电上电
    

  35.         }else if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PINRST) != RESET){
    

  36.                 printf("RESET引脚复位\r\n");
    

  37.         }else if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_SFTRST) != RESET){
    

  38.                 printf("软件复位\r\n");
    

  39.         }else if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET){
    

  40.                 printf("独立看门狗复位\r\n");
    

  41.         }else if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_WWDGRST) != RESET){
    

  42.                 printf("窗口看门狗复位\r\n");
    

  43.         }else if (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LPWRRST) != RESET){
    

  44.                 printf("低功耗复位\r\n");
    

  45.         }
    

  46.         //以上复位，后备寄存器的数据仍然保持
    

  47.         printf("不需要配置RTC.\r\n");
    

  48.         RTC_WaitForSynchro();//等待 RTC 寄存器与RTC的APB时钟同步
    

  49.   }
    

  50.         
    

  51.         NVIC_Configuration();//配置RTC中断优先级
    

  52.         
    

  53. //以下三个中断根据需要开启，三者触发时都是进入RTC_IRQHandler中断函数，通过RTC_GetITStatus判断具体是哪个中断触发
    

  54. #if 1        //（可选）
    

  55.   RTC_WaitForLastTask();//等待RTC操作完成，下同
    

  56.   RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);//秒中断使能秒,用来产生一个可编程的周期性中断信号(最长可达1秒)。
    

  57.   RTC_WaitForLastTask();
    

  58. #endif
    

  59.         
    

  60. #if 1        //（可选）
    

  61.   RTC_WaitForLastTask();
    

  62.   RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);//闹钟中断使能,用来产生一个软件可编程的闹钟中断。
    

  63.   RTC_WaitForLastTask();
    

  64. #endif
    

  65.         
    

  66. #if 1        //（可选）
    

  67.   RTC_WaitForLastTask();
    

  68.   RTC_ITConfig(RTC_IT_OW, ENABLE);//溢出中断使能,指示内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。
    

  69.   RTC_WaitForLastTask();
    

  70. #endif
    

  71.  
    

  72.  
    

  73. #if 1 //（可选）
    

  74. /*BKP_RTCOutputSource_None         侵入检测管脚(PC.13)上无 RTC 输出
    

  75.   BKP_RTCOutputSource_CalibClock     侵入检测管脚(PC.13)上输出，其时钟频率为 RTC 时钟除以 64
    

  76.   BKP_RTCOutputSource_Alarm         侵入检测管脚(PC.13)上输出 RTC 闹钟脉冲
    

  77.   BKP_RTCOutputSource_Second    侵入检测管脚(PC.13)上输出 RTC 秒脉冲*/
    

  78.   BKP_TamperPinCmd(DISABLE);
    

  79.   BKP_RTCOutputConfig(BKP_RTCOutputSource_Second);
    

  80. #endif        
    

  81.         
    

  82.     //清除复位标志
    

  83.     RCC_ClearFlag();
    

  84.         
    

  85.     while(1)
    

  86.     {
    

  87.         if(USART_GetString(strbuf)!=NULL){
    

  88.             if(strncmp(strbuf,cmd_SetTime,strlen(cmd_SetTime))==0){
    

  89.                 HH = (strbuf[strlen(cmd_SetTime)+1]-'0')*10 +(strbuf[strlen(cmd_SetTime)+2]-'0');
    

  90.                 MM = (strbuf[strlen(cmd_SetTime)+4]-'0')*10 +(strbuf[strlen(cmd_SetTime)+5]-'0');
    

  91.                 SS = (strbuf[strlen(cmd_SetTime)+7]-'0')*10 +(strbuf[strlen(cmd_SetTime)+8]-'0');
    

  92.                 printf("设置RTC时间为 %d:%d:%d\r\n",HH,MM,SS);
    

  93.                 RTC_WaitForLastTask();
    

  94.                 RTC_SetCounter(HH*3600+MM*60+SS);//设置RTC当前计数寄存器的值
    

  95.                 RTC_WaitForLastTask();
    

  96.                 printf("设置RTC时间成功!\r\n");
    

  97.             }
    

  98.                         
    

  99.         if(strncmp(strbuf,cmd_SetAlarm,strlen(cmd_SetAlarm))==0){
    

  100.                 HH = (strbuf[strlen(cmd_SetAlarm)+1]-'0')*10 +(strbuf[strlen(cmd_SetAlarm)+2]-'0');
    

  101.                 MM = (strbuf[strlen(cmd_SetAlarm)+4]-'0')*10 +(strbuf[strlen(cmd_SetAlarm)+5]-'0');
    

  102.                 SS = (strbuf[strlen(cmd_SetAlarm)+7]-'0')*10 +(strbuf[strlen(cmd_SetAlarm)+8]-'0');
    

  103.                 printf("设置闹钟时间为 %d:%d:%d\r\n",HH,MM,SS);
    

  104.                 RTC_WaitForLastTask();
    

  105.                 RTC_SetAlarm(HH*3600+MM*60+SS);//设置RTC闹钟值,记得使能闹钟中断
    

  106.                 RTC_WaitForLastTask();
    

  107.                 printf("设置闹钟时间成功!\r\n");
    

  108.             }
    

  109.         }
    

  110.       }
    

  111. }
    

  112. void NVIC_Configuration(void)//配置RTC中断优先级
    

  113. {
    

  114.   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    

  115.  
    

  116.   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    

  117.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;
    

  118.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    

  119.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    

  120.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    

  121.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    

  122. }
    

  123.  
    

  124. void RTC_Configuration(void)
    

  125. {
    

  126.   BKP_DeInit();
    

  127.         
    

  128.   RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
    

  129.  
    

  130.   while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET);//等待LSE（外部低速）时钟稳定
    

  131.  
    

  132.   RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//选择LSE时钟作为RTC时钟，此外还可以选择：LSI、HSE_Div128
    

  133.  
    

  134.   RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能RTC时钟
    

  135.  
    

  136.   RTC_WaitForSynchro();//等待 RTC 寄存器与RTC的APB时钟同步
    

  137.  
    

  138.   RTC_SetPrescaler(32767); //RTC period = RTCCLK/RTC_PR = (32.768 KHz)/(32767+1)=1s  这个决定“秒中断”触发的周期
    

  139.  
    

  140.   RTC_WaitForLastTask();//等待RTC操作完成
    

  141. }
    

  142.  
    

  143. void USART1_Config(void)
    

  144. {
    

  145.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  146.         USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    

  147.                 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    

  148.         
    

  149.         //配置串口1（USART1）时钟
    

  150.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    

  151.         
    

  152.         //配置串口1（USART1 Tx (PA.09)）
    

  153.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    

  154.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  155.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  156.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    

  157.   
    

  158.         //配置串口1 USART1 Rx (PA.10)
    

  159.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    

  160.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    

  161.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    

  162.         
    

  163.          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    

  164.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    

  165.         GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    

  166.         
    

  167.         //串口1模式（USART1 mode）配置 
    

  168.         USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//一般设置为9600;
    

  169.         USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    

  170.         USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    

  171.         USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
    

  172.         USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    

  173.         USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    

  174.         USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    

  175.         
    

  176.         USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口 
    

  177.         USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);              
    

  178. }
    

  179.  
    

  180. int fputc(int ch, FILE *f)//重写标准库的fputc函数
    

  181. {
    

  182.         //将Printf内容发往串口
    

  183.         while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)!=SET);
    

  184.         USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch);        
    

  185.         return (ch);
    

  186. }
    

  187.  
    

  188. char *USART_GetString(char *s)//从串口阻塞等待一个字符串，遇到0x0d或者0x0a结束
    

  189. {
    

  190.         char code;
    

  191.         char *str = s;
    

  192.         if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)==RESET){
    

  193.             *s=0;
    

  194.             return NULL;
    

  195.         }
    

  196.         
    

  197.         while(1){
    

  198.             if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)!=RESET){
    

  199.                 USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_RXNE);
    

  200.                 code=USART_ReceiveData(USART1);
    

  201.                 if(code == 0x0D||code ==0x0A){
    

  202.                         *str=0;
    

  203.                         break;
    

  204.                 }else{
    

  205.                         *str++ = code;
    

  206.                 }
    

  207.             }
    

  208.         }
    

  209.         return s;
    

  210. }
    

  211.  
    

  212. void Delay(__IO u32 nCount)         //简单的延时函数
    

  213. {
    

  214.         for(; nCount != 0; nCount--);
    

  215. }
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:32 | 显示全部楼层
在stm32f10x_it.c加入：
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  1. unsigned int systick;
    

  2. static unsigned char THH,TMM,TSS;
    

  3. void RTC_IRQHandler(void)
    

  4. {
    

  5.   if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET) //秒中断
    

  6.   {
    

  7.         RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC);
    

  8.         systick = RTC_GetCounter();
    

  9.         RTC_WaitForLastTask();
    

  10.                 
    

  11.         systick %= 86400;   //24小时 = 86400s
    

  12.         THH = systick / 3600;
    

  13.         TMM = (systick % 3600) / 60;
    

  14.         TSS = (systick % 3600) % 60;
    

  15.         printf("当前系统时间：%.2d:%.2d:%.2d\r\n",THH,TMM,TSS);
    

  16.   }
    

  17.  
    

  18.   if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR) != RESET) //闹钟中断
    

  19.   {
    

  20.         RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
    

  21.         RTC_WaitForLastTask();
    

  22.                 
    

  23.         printf("闹钟中断触发.\r\n");
    

  24.   }
    

  25.         
    

  26.   if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_OW) != RESET) //溢出中断
    

  27.   {
    

  28.         RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_OW);
    

  29.         RTC_WaitForLastTask();
    

  30.                 
    

  31.         printf("溢出中断触发.\r\n");
    

  32.   }
    

  33. }
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:33 | 显示全部楼层
代码已经加入很多注释以便理解，这里不做讲解。编译编译后，串口线连接到电脑，检查VBAT引脚是否接了电池，没有的话接到电源上。
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:33 | 显示全部楼层
在串口助手上操作：
758363a6ab5db6d41.png
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:35 | 显示全部楼层
发送两条命令进行调试，勾选发送新行：

设置时间：AT+SETTIME 09:50:10

设置闹钟时间：AT+SETALARM 09:50:15

如果想用示波器监测PC.13输出的脉冲，一定要排除电其他连在该引脚的器件，很多板子都会在该引脚接上一个led，这样会影响示波器检测到的波形。
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 楼主| 梅花香自123 发表于 2022-12-24 15:36 | 显示全部楼层
后备供电区域功耗很低，一个纽扣电池可以用很久，而且当VDD上电时会自动切换为VDD供电。由于晶振的性能会受温度的影响，当环境温度改变时会影响计时的准确性，可通过设置RTC 时钟校准值进行补偿。这个校准值需要随温度的变化配置不同的值，所以要进行温度标定实验，统计数据得出两者的关系。在板子上需要加入温度传感器以获取当前温度，再者设置相应的校准值。

代码还有很多不足，需要完善，这里重点是RTC功能的使用方法。如若有误，还望指出，谢谢。
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