STM32 日历读取与OLED屏显

只看该作者 · 2024-1-31 15:00

实验内容一、读取STM32F103C8T6 内部的时钟(年月日时分秒)、日历(星期x）
1秒周期，通过串口输出到PC上位机；

二、读取AHT20的温度和湿度
通过OLED把年月份时分秒、日历、实时温度和湿度显示出来，2秒周期。

一、初遇时钟RTC
RTC (Real Time Clock)：实时时钟

RTC是个独立的定时器。RTC模块拥有一个连续计数的计数器，在相应的软件配置下，可以提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置当前时间和日期 RTC还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。

在断电情况下 RTC仍可以独立运行只要芯片的备用电源一直供电,RTC上的时间会一直走。

RTC实质是一个掉电后还继续运行的定时器,从定时器的角度来看,相对于通用定时器TIM外设,它的功能十分简单,只有计时功能(也可以触发中断)。但其高级指出也就在于掉电之后还可以正常运行。

两个 32 位寄存器包含二进码十进数格式 (BCD) 的秒、分钟、小时（ 12 或 24 小时制）、星期几、日期、月份和年份。此外，还可提供二进制格式的亚秒值。系统可以自动将月份的天数补偿为 28、29（闰年）、30 和 31 天。

上电复位后，所有RTC寄存器都会受到保护，以防止可能的非正常写访问。

无论器件状态如何（运行模式、低功耗模式或处于复位状态），只要电源电压保持在工作范围内，RTC使不会停止工作。

只看该作者 · 2024-1-31 15:01

RTC特征：

可编程的预分频系数：分频系数高为220。

32位的可编程计数器，可用于较长时间段的测量。

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
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
3个专门的可屏蔽中断：

1.闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。
2.秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号(长可达1秒)。
3.溢出中断，指示内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。
RTC时钟源：
三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)：

HSI振荡器时钟

HSE振荡器时钟

PLL时钟
这些设备有以下2种二级时钟源：

  1、40kHz低速内部RC，可以用于驱动独立看门狗和通过程序选择驱动RTC。
  RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统。
  2、32.768kHz低速外部晶体也可用来通过程序选择驱动RTC(RTCCLK)。

只看该作者 · 2024-1-31 15:01

RTC特征：

RTC原理框图

RTC时钟的框图可以分成两个部分:
APB1 接口：用来和 APB1 总线相连。此单元还包含一组 16 位寄存器，可通过 APB1 总线对其进行读写操作。APB1 接口由 APB1 总线时钟驱动，用来与 APB1 总线连接。
通过APB1接口可以访问RTC的相关寄存器（预分频值，计数器值，闹钟值）。

只看该作者 · 2024-1-31 15:02

RTC 核心接口：由一组可编程计数器组成，分成两个主要模块。

第一个模块是 RTC 的预分频模块，它可编程产生 1 秒的 RTC 时间基准 TR_CLK。RTC 的预分频模块包含了一个 20 位的可编程分频器(RTC 预分频器)。如果在 RTC_CR 寄存器中设置了相应的允许位，则在每个 TR_CLK 周期中 RTC 产生一个中断(秒中断)。

第二个模块是一个 32 位的可编程计数器（RTC_CNT），可被初始化为当前的系统时间，一个 32 位的时钟计数器，按秒钟计算，可以记录 4294967296 秒，约合 136 年左右，作为一般应用，这已经是足够了的。

只看该作者 · 2024-1-31 15:03

RTC具体流程：
RTCCLK经过RTC_DIV预分频，RTC_PRL设置预分频系数，然后得到TR_CLK时钟信号，我们一般设置其周期为1s，RTC_CNT计数器计数，假如1970设置为时间起点为0s，通过当前时间的秒数计算得到当前的时间。RTC_ALR是设置闹钟时间，RTC_CNT计数到RTC_ALR就会产生计数中断。

  RTC_Second为秒中断，用于刷新时间
  RTC_Overflow是溢出中断
  RTC Alarm 控制开关机
1
2
3
RTC时钟选择：
使用HSE分频时钟或者LSI的时候,在主电源VDD掉电的情况下,这两个时钟来源都会受到影响,因此没法保证RTC正常工作.所以RTC一般都时钟低速外部时钟LSE,频率为实时时钟模块中常用的32.768KHz,因为32768 = 2^15,分频容易实现,所以被广泛应用到RTC模块.(在主电源VDD有效的情况下(待机),RTC还可以配置闹钟事件使STM32退出待机模式)。

RTC复位过程：
除了RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器外，所有的系统寄存器都由系统复位或电源复位进行异步复位。
RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器仅能通过备份域复位信号复位。
系统复位后,禁止访问后备寄存器和RCT,防止对后卫区域(BKP)的意外写操作

只看该作者 · 2024-1-31 15:03

RTC中断：

秒中断
这里时钟自带一个秒中断，每当计数加一的时候就会触发一次秒中断，。注意，这里所说的秒中断并非一定是一秒的时间，它是由RTC时钟源和分频值决定的“秒”的时间，当然也是可以做到1秒钟中断一次。我们通过往秒中断里写更新时间的函数来达到时间同步的效果
闹钟中断
闹钟中断就是设置一个预设定的值，计数每自加多少次触发一次闹钟中断

二、CubeMX配置
1.配置RCC
开启高速外部时钟HSE，使能外部晶振LSE

只看该作者 · 2024-1-31 15:04

2.配置RTC
激活时钟源(Activate Clock Source)和日历(Activate Calendar)

Activate Clock Source：激活时钟源
Activate calendar：激活日历
RTC_OUT： Not RTC_OUT
Tamper： ×
第一个：使能 tamper（PC13）引脚上输出校正的秒脉冲时钟，
第二个： RTC入侵检测校验功能
RTC校验功能，使能侵入检测功能。RTC时钟经64分频输出到侵入检测引脚TAMPER上
当 TAMPER引脚上的信号从 0变成1或者从 1变成 0(取决于备份控制寄存器BKP_CR的 TPAL位)，会产生一个侵入检测事件。
侵入检测事件将所有数据备份寄存器内容清除。

也就是第一个是使能tamper（PC13）引脚作为时钟脉冲输出
第二个是使能tamper（PC13）引脚作为入侵检测功能

下面是两个RTC的中断：
RTC全局中断RTC_IRQHandler()
闹钟中断函数RTCAlarm_IRQHandler()

只看该作者 · 2024-1-31 15:04

设置时间为当前时间：2023/11/21 19:25

使能串口

只看该作者 · 2024-1-31 15:05

4.时钟树配置

5.项目配置，并生成代码

只看该作者 · 2024-1-31 15:05

三、keil代码改写
打开stm32f1xx_hal_rtc.h文件可以看到以下关于时间和日期的函数

只看该作者 · 2024-1-31 15:06

日期结构体

只看该作者 · 2024-1-31 15:06

时间结构体

开始编写代码

main.c文件中重写fputc函数，完成printf函数的重定向
//添加头文件#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{
uint8_t temp[1]={ch};
HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2);
return ch;
}

只看该作者 · 2024-1-31 15:07

在主函数内 / while循环外定义时间和日期的结构体用来获取时间和日期
RTC_DateTypeDef GetData;  //获取日期结构体
RTC_TimeTypeDef GetTime; //获取时间结构体

在main函数的while循环中添加以下代码
  /* Get the RTC current Time */
   HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &GetTime, RTC_FORMAT_BIN);
   /* Get the RTC current Date */
   HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &GetData, RTC_FORMAT_BIN);

   /* Display date Format : yy/mm/dd */
   printf("%02d/%02d/%02d\r\n",2000 + GetData.Year, GetData.Month, GetData.Date);
   /* Display time Format : hh:mm:ss */
   /* Display date Format : weekday */
if(GetData.WeekDay==1){
printf("星期一\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==2){
printf("星期二\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==3){
printf("星期三\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==4){
printf("星期四\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==5){
printf("星期五\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==6){
printf("星期六\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==7){
printf("星期日\r\n");
}
   printf("%02d:%02d:%02d\r\n",GetTime.Hours, GetTime.Minutes, GetTime.Seconds);

   printf("\r\n");

   HAL_Delay(1000);

/* USER CODE END WHILE */

只看该作者 · 2024-1-31 15:08

效果展示：

如果串口无法输出内容：
魔术棒>>Target>>UseMicroLIB

四、读取AHT20的温度和湿度
在以上实验基础上，加上读取AHT20的温度和湿度，一起显示在OLED上。

只看该作者 · 2024-1-31 15:11

修改后的main.c函数

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file          : main.c
  * @brief       : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "i2c.h"
#include "rtc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "AHT20-21_DEMO_V1_3.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
int fputc(int ch,FILE *f)
{
uint8_t temp[1]={ch};
HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2);
return ch;
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
uint32_t CT_data[2]={0,0};
volatile int  c1,t1;
Delay_1ms(500);

RTC_DateTypeDef GetData;  //获取日期结构体
RTC_TimeTypeDef GetTime; //获取时间结构体
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_RTC_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_I2C1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
AHT20_Init();
Delay_1ms(500);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
   AHT20_Read_CTdata_crc(CT_data);  //crc校验后，读取AHT20的温度和湿度数据
c1 = CT_data[0]*1000/1024/1024;  //计算得到湿度值c1（放大了10倍）
t1 = CT_data[1]*2000/1024/1024-500;//计算得到温度值t1（放大了10倍）

   /* Get the RTC current Time */
   HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &GetTime, RTC_FORMAT_BIN);
   /* Get the RTC current Date */
   HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &GetData, RTC_FORMAT_BIN);

   /* Display date Format : yy/mm/dd */
   printf("%02d/%02d/%02d\r\n",2000 + GetData.Year, GetData.Month, GetData.Date);
   /* Display time Format : hh:mm:ss */
   /* Display date Format : weekday */
if(GetData.WeekDay==1){
printf("星期一\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==2){
printf("星期二\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==3){
printf("星期三\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==4){
printf("星期四\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==5){
printf("星期五\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==6){
printf("星期六\r\n");
}else if(GetData.WeekDay==7){
printf("星期日\r\n");
}
   printf("%02d:%02d:%02d\r\n",GetTime.Hours, GetTime.Minutes, GetTime.Seconds);
printf("温度:%d%d.%d",t1/100,(t1/10)%10,t1%10);
printf("湿度:%d%d.%d",c1/100,(c1/10)%10,c1%10);

   printf("\r\n");

   HAL_Delay(1000);

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE|RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                           |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;
  PeriphClkInit.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *       where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
   ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

只看该作者 · 2024-1-31 15:12

效果展示：