0.前言
最近在使用STM32F103做RTC实验时，发现RTC复位后时间正常，但是日期丢失的问题。这个问题在之前使用的标准库中没有遇到，说明是HAL的bug，经过对HAL_RTC_SetDate()和HAL_RTC_GetDate()的解析之后，发现在上电初始化时，HAL库直接简单粗暴的对日期时间戳进行了重置，导致无法读取。
经过多方查找，目前使用较多且较简单的方法是：直接将日期数据写入备份寄存器中，上电时重新进行获取。但是这种方法存在一个问题，假如掉电后经历了日期跨越，那么日期数据就不再准确。所以这里参考标准库的实现方式，直接将HAL库中的初始化过程注释掉，直接从RTC的时间戳寄存器中获取数据，然后手动进行解析。
一、实现方式
1.CubeMX配置：
直接使能RTC功能即可，日期可以不进行设置，后续手动进行设置。
2.MX_RTC_Init()函数修改
为了尽量保持CubeMX的生成格式，防止后续重新生成时自己的代码被覆盖，这里直接在MX_RTC_Init()函数中，使用宏定义注释掉HAL的日期初始化流程：
将添加的宏定义放在 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END之间，即可保证重新生成时不被刷新。
3.解析
3.1编写手动解析函数
rtc.h:
在头文件中添加以下代码：
其中包括日历相关的结构体定义，以及日历的全局变量。手动初始化、设置日期、获取日期的相关函数。
rtc.c
在rtc的相关的功能代码中，添加以下代码段：
/* USER CODE BEGIN 0 */
_calendar_obj calendar; // 时钟结构体
// 月份数据表
const uint8_t table_week[12] = {0, 3, 3, 6, 1, 4, 6, 2, 5, 0, 3, 5}; // 月修正数据表
// 平年的月份日期表
const uint8_t mon_table[12] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
// 判断是否是闰年函数
// 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
// 闰年 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
// 非闰年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
// year:年份
// 返回值:该年份是不是闰年.1,是.0,不是
static uint8_t Is_Leap_Year(uint16_t year)
{
if (year % 4 == 0) // 必须能被4整除
{
if (year % 100 == 0)
{
if (year % 400 == 0)
return 1; // 如果以00结尾,还要能被400整除
else
return 0;
}
else
return 1;
}
else
return 0;
}
// 获得现在是星期几
// 功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)
// year,month,day：公历年月日
// 返回值：星期号
static uint8_t RTC_Get_Week(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day)
{
uint16_t temp2;
uint8_t yearH, yearL;
yearH = year / 100;
yearL = year % 100;
// 如果为21世纪,年份数加100
if (yearH > 19)
yearL += 100;
// 所过闰年数只算1900年之后的
temp2 = yearL + yearL / 4;
temp2 = temp2 % 7;
temp2 = temp2 + day + table_week[month - 1];
if (yearL % 4 == 0 && month < 3)
temp2--;
return (temp2 % 7);
}
void RTC_Set(uint16_t syear, uint8_t smon, uint8_t sday, uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec)
{
uint16_t t;
uint32_t seccount = 0;
if (syear < 1970 || syear > 2099)
return;
for (t = 1970; t < syear; t++) // 把所有年份的秒钟相加
{
if (Is_Leap_Year(t))
seccount += 31622400; // 闰年的秒钟数
else
seccount += 31536000; // 平年的秒钟数
}
smon -= 1;
for (t = 0; t < smon; t++) // 把前面月份的秒钟数相加
{
seccount += (uint32_t)mon_table[t] * 86400; // 月份秒钟数相加
if (Is_Leap_Year(syear) && t == 1)
seccount += 86400; // 闰年2月份增加一天的秒钟数
}
seccount += (uint32_t)(sday - 1) * 86400; // 把前面日期的秒钟数相加
seccount += (uint32_t)hour * 3600; // 小时秒钟数
seccount += (uint32_t)min * 60; // 分钟秒钟数
seccount += sec; // 最后的秒钟加上去
// 设置时钟
RCC->APB1ENR |= 1 << 28; // 使能电源时钟
RCC->APB1ENR |= 1 << 27; // 使能备份时钟
PWR->CR |= 1 << 8; // 取消备份区写保护
// 上面三步是必须的!
RTC->CRL |= 1 << 4; // 允许配置
RTC->CNTL = seccount & 0xffff;
RTC->CNTH = seccount >> 16;
RTC->CRL &= ~(1 << 4); // 配置更新
while (!(RTC->CRL & (1 << 5))); // 等待RTC寄存器操作完成
RTC_Get(); // 设置完之后更新一下数据
}
void RTC_Get(void)
{
static uint16_t daycnt = 0;
uint32_t timecount = 0;
uint32_t temp = 0;
uint16_t temp1 = 0;
timecount = RTC->CNTH; // 得到计数器中的值(秒钟数)
timecount <<= 16;
timecount += RTC->CNTL;
temp = timecount / 86400; // 得到天数(秒钟数对应的)
if (daycnt != temp) // 超过一天了
{
daycnt = temp;
temp1 = 1970; // 从1970年开始
while (temp >= 365)
{
if (Is_Leap_Year(temp1)) // 是闰年
{
if (temp >= 366)
temp -= 366; // 闰年的秒钟数
else
break;
}
else
temp -= 365; // 平年
temp1++;
}
calendar.w_year = temp1; // 得到年份
temp1 = 0;
while (temp >= 28) // 超过了一个月
{
if (Is_Leap_Year(calendar.w_year) && temp1 == 1) // 当年是不是闰年/2月份
{
if (temp >= 29)
temp -= 29; // 闰年的秒钟数
else
break;
}
else
{
if (temp >= mon_table[temp1])
temp -= mon_table[temp1]; // 平年
else
break;
}
temp1++;
}
calendar.w_month = temp1 + 1; // 得到月份
calendar.w_date = temp + 1; // 得到日期
}
temp = timecount % 86400; // 得到秒钟数
calendar.hour = temp / 3600; // 小时
calendar.min = (temp % 3600) / 60; // 分钟
calendar.sec = (temp % 3600) % 60; // 秒钟
calendar.week = RTC_Get_Week(calendar.w_year, calendar.w_month, calendar.w_date); // 获取星期
}
void rtc_init_user(void)
{
//HAL_RTCEx_SetSecond_IT(&hrtc); // 秒中断使能，没有配置这个中断可以不加
if (HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1) != 0x5050) // 是否第一次配置
{
RTC_Set(2022, 3, 9, 20, 58, 0); // 设置日期和时间
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x5050); // 标记已经初始化过了
}
RTC_Get(); // 更新时间
}
/* USER CODE END 0 */
然后在主程序中，即可设置和获取时间信息，并且掉电后不会丢失。
3.2使用time.h中的方式自动解析
首先在keil中使能MicroLib库：
然后使用time.h中的相关函数，对时间戳进行解析：
rtc.h：
rtc.c:
/* USER CODE BEGIN 0 */
#include "time.h"
/* 年 月 日 时 分 秒 星期：0-Sunday*/
uint16_t date_info[] = {2024, 3, 10, 15, 0, 0, 0};
void MyRTC_SetTime(uint16_t *time_info)
{
time_t time_stamp;
struct tm time_date;
// 初始化结构体
time_date.tm_year = time_info[0] - 1900;
time_date.tm_mon = time_info[1] - 1;
time_date.tm_mday = time_info[2];
time_date.tm_hour = time_info[3];
time_date.tm_min = time_info[4];
time_date.tm_sec = time_info[5];
// 转换成时间戳
time_stamp = mktime(&time_date);
// 设置RTC时钟, 实测注释掉也没问题
// __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
// __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
// HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
/* Disable the write protection for RTC registers */
__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE(&hrtc);
/* Set RTC COUNTER MSB word */
WRITE_REG(hrtc.Instance->CNTH, (time_stamp >> 16U));
/* Set RTC COUNTER LSB word */
WRITE_REG(hrtc.Instance->CNTL, (time_stamp & RTC_CNTL_RTC_CNT));
/* Enable the write protection for RTC registers */
__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE(&hrtc);
/* Wait for synchro */
while ((hrtc.Instance->CRL & RTC_CRL_RTOFF) == (uint32_t)RESET);
// 更新一次数据
MyRTC_GetTime();
}
void MyRTC_GetTime(void)
{
time_t time_stamp;
struct tm time_date;
// 获取RTC时间戳
time_stamp = RTC->CNTH; // 获取高16位
time_stamp <<= 16;
time_stamp += RTC->CNTL; // 获取低16位
// 解析成结构体信息，存入全局变量
time_date = *localtime(&time_stamp);
date_info[0] = time_date.tm_year + 1900;
date_info[1] = time_date.tm_mon + 1;
date_info[2] = time_date.tm_mday;
date_info[3] = time_date.tm_hour;
date_info[4] = time_date.tm_min;
date_info[5] = time_date.tm_sec;
date_info[6] = time_date.tm_wday;
}
void rtc_init_user(void)
{
if (HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1) != 0x5050) // 是否第一次配置
{
MyRTC_SetTime(date_info); // 设置日期和时间
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x5050); // 标记已经初始化过了
}
MyRTC_GetTime(); // 更新时间
}
/* USER CODE END 0 */
二、总结
HAL库RTC问题，主要就是在HAL_RTC_SetDate()和HAL_RTC_GetDate()这两个函数中，对日期相关的数据处理不当，粗暴的将日期的进位舍去了。修改的原理也很简单，获取到真实时间戳后手动解析即可，在笔者的实现方式中，则主要对应RTC_Get()和RTC_Set()函数，这里笔者使用的函数还存在限制，对星期几的解析只能计算到2099年，其实这里还有更简单的方法，直接使用 time.h 中提供的时间戳处理方法， （2024-3-10实现time.h中的方式解析）修改这两个函数进行日期的计算和解析，有兴趣的读者可以自行尝试 （需要在Keil中使能MicroLib库）。不过肯定比通过日期备份的方式更加合理可靠。
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