STM32F103的RTC模块用作32位计数器

发表于 2023-12-22 16:14

需求背景
在使用FreeRTOS时，如果需要统计每个任务的运行时长及百分比，则需要提供一个计时基准。

分别实现以下2个函数：

void vConfigureTimerForRunTimeStats( void ); /* Prototype of function that initialises the run time counter. */
unsigned long ulGetRunTimeCounterValue( void ); /* Prototype of function that returns run time counter. */

前一个函数需用初始化配置计时器；后一个函数用于在任务切换时获取当前计时值。

要求计时的频率比tick的频率要高一个数量级。目前tick为1KHz，则计时频率为10K比较合适。

发表于 2023-12-22 16:14

方案分析
方案一：使用硬件定时器TIMx。

void vConfigureTimerForRunTimeStats(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

// 时钟使能
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

//定时器TIMx初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock / 1000000 - 1; //预分频后为1MHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = configTICK_RATE_HZ * 10 - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIMER_FOR_RUN_TIME_STAT, &TIM_TimeBaseStructure);

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}

unsigned long ulGetRunTimeCounterValue(void)
{
return TIM_GetCounter(TIM3);
｝

发表于 2023-12-22 16:14

问题：STM32F103的硬件定时器是16位的。最大计数值为64K，当计数频率为40K时，只需要1秒多一点就溢出了。

发表于 2023-12-22 16:14

方案二：使用2个硬件定时器级联，组成一个32位计数器

发表于 2023-12-22 16:14

方案三：使用os的tick
代码如下。

unsigned long ulGetRunTimeCounterValue(void)
{
return xTaskGetTickCount();
｝

问题：精度较低。

发表于 2023-12-22 16:15

使用RTC作为计数器
在STM32F103中，RTC的本质并不是一个实时时钟模块，只是一个计数器而已。可以配置为每秒加一，然后软件将秒数转换为日历时间（类似于unix中，以1970-1-1为起点的秒计数）。

现在不需要时钟了，就把它用于一个10KHz的计数器。最大可计时长为4G/10K = 400K秒，约为100多个小时。

发表于 2023-12-22 16:15

RTC的时钟源：使用内部低速时钟LSI。然后再4分频，即可得到10KHz。

发表于 2023-12-22 16:15

RTC工作时需要配置以下几个寄存器：
使能PWR和BKP模块时钟

发表于 2023-12-22 16:16

Disable Backup Domain write:

发表于 2023-12-22 16:16

发表于 2023-12-22 16:16

开启LSI：

发表于 2023-12-22 16:17

复位备份域：

先将BDRST设置为1，再设置为0。否则，不能更改RTCSEL等参数。

发表于 2023-12-22 16:17

参见手册：6.3.9 备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)

注意：备份域控制寄存器中(RCC_BDCR)的LSEON、LSEBYP、RTCSEL和RTCEN位处于备份域。因此，这些位在复位后处于写保护状态，只有在电源控制寄存器(PWR_CR)中的DBP位置’1’后才能对这些位进行改动。进一步信息请参考5.1节。这些位只能由备份域复位清除(见6.1.3节)。任何内部或外部复位都不会影响这些位。

发表于 2023-12-22 16:17

RTC时钟选择LSI：

发表于 2023-12-22 16:17

RTC时钟使能：

发表于 2023-12-22 16:18

设置分频系数：

发表于 2023-12-22 16:18

代码如下：
void vConfigureTimerForRunTimeStats(void)
{
// 使能模块时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP | RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);

// 使能备份区域访问。将PWR.CR.DBP置1.
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

// 复位备份域(Backup Domain)
BKP_DeInit();

//启动内部低速晶振
RCC_LSICmd(ENABLE);

//等待外部低速晶振重启
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) == RESET);

RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);

RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟

RTC_WaitForSynchro(); //等待RTC寄存器同步完成

RTC_WaitForLastTask(); //等待最后一次对RTC的寄存器写操作完成

RTC_SetPrescaler(4); // 4分频后为10KHz

RTC_WaitForLastTask();

}

/*-----------------------------------------------------------*/

unsigned long ulGetRunTimeCounterValue(void)
{
return RTC_GetCounter();
}

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