【STM32-学习笔记-11-】RTC实时时钟

文章目录

RTC实时时钟
- 一、RTC简介
- 二、RTC框图
- 三、RTC基本结构
- 四、RTC操作注意事项
- 五、RTC函数
- 六、配置RTC
- - - MyRTC.c
- 七、示例：实时时钟
- - ①、main.c
  - ②、MyRTC.c
  - ③、MyRTC.h

RTC实时时钟

一、RTC简介

RTC（Real Time Clock）实时时钟

RTC是一个独立的定时器，可为系统提供时钟和日历的功能

RTC和时钟配置系统处于后备区域，系统复位时数据不清零，VDD（2.0~3.6V）断电后可借助VBAT（1.8~3.6V）供电继续走时

32位的可编程计数器，可对应Unix时间戳的秒计数器

20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟（产生稳定的1Hz的时钟）

可选择三种RTC时钟源：

（高速外部时钟信号）HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
主要作为系统时钟

（低速外部时钟信号）LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）
主要用于RTC时钟，可由VBAT供电
$2^{15}=32768$ 则使用15位的计数器，计数值从0~32767，自然溢出即可产生1Hz的时钟信号

（低速内部时钟信号）LSI振荡器时钟（40KHz）
主要作为看门狗时钟

二、RTC框图

RTC寄存器由RTCCLK寄存器驱动

灰色区域在主电源掉电之后可由VBAT供电

RTC_PRL 预分频装载寄存器，用来保存RTC预分频器的周期计数值（写入R则是R+1分频）
RTC_DIV 预分频器余数寄存器
每来一个脉冲，计数值-1；自减到0时，再来一个脉冲，则会产生一个溢出信号（TR_CLK）；同时DIV从PRL获取一个重装值，再继续自减
该溢出信号即为所需的1Hz时钟

RTC_CNT （秒计数器）相当于Unix时间戳，再利用<time.h>库函数即可计算出时间
RTC_ALR 设置闹钟
当RTC_ALR=RTC_CNT时，则会产生RTC_Alarm闹钟信号通往NVIC中断控制器

三、RTC基本结构

四、RTC操作注意事项

使能对BKP（备份寄存器）和RTC的访问：
需要设置RCC_APB1ENR寄存器的PWREN和BKPEN位，以**
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
需要设置PWR_CR寄存器的DBP位，以使能对BKP和RTC的访问
  PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
等待寄存器同步标志位被置位：
如果在读取RTC寄存器时，RTC的APB1接口曾经处于禁止状态，则软件首先必须等待RTC_CRL寄存器中的RSF位（寄存器同步标志）被硬件置1
  while (!(RTC->CRL & RTC_CRL_RSF));  // 等待寄存器同步标志位被置位
这是因为在APB1接口禁止状态下，寄存器的值可能不一致，需要等待同步标志位被置位以确保寄存器值的一致性
进入配置模式：
必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL（预分频器）、RTC_CNT（计数器）、RTC_ALR（闹钟寄存器）等寄存器
  RTC->CRL |= RTC_CRL_CNF;  // 设置配置模式位while (!(RTC->CRL & RTC_CRL_CNF));  // 等待配置模式位被硬件清除
写操作的时序要求：等待前一次写操作结束
对RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行

可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中
仅当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器。这是因为RTC寄存器在更新过程中是不允许写入的，必须等待更新完成（即RTOFF位被置位）后才能进行下一次写操作
  while (!(RTC->CR & RTC_CR_RTOFF));  // 等待上一次写操作完成RTC->CNT = new_value;  // 写入新的值

五、RTC函数

// 配置RTC中断
void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);// 进入RTC配置模式
void RTC_EnterConfigMode(void);
// 退出RTC配置模式
void RTC_ExitConfigMode(void);// 获取RTC计数器CNT的值
uint32_t  RTC_GetCounter(void);
// 设置RTC计数器CNT的值
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);// 设置RTC预分频值（写入PRL重装寄存器中）
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);// 设置RTC闹钟值ALR
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);// 获取RTC分频值（获取余数寄存器RTC_DIV的值）
uint32_t RTC_GetDivider(void);// 等待RTC上一个任务完成
void RTC_WaitForLastTask(void);// 等待RTC同步（等待RSF【寄存器同步标志】置1）
void RTC_WaitForSynchro(void);// 获取RTC标志位状态
FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
// 清除RTC标志位
void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);// 获取RTC中断状态
ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
// 清除RTC中断待处理位
void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);

六、配置RTC

开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟
  	//开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
使能对BKP和RTC的访问
  	//使能对BKP和RTC的访问PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
开启LSE（外部低速时钟）时钟（RCC模块中）

配置RTCCLK数据选择器，指定LSE为RTCCLK的时钟源（RCC模块中）

等待：

前一次写操作结束
等待寄存器同步标志位被置位

配置PRL重装寄存器

配置CNT

选配闹钟和中断

MyRTC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid MyRTC_Init(void)
{//开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能对BKP和RTC的访问RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启LSE时钟while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == !SET);//等待LSE启动完成RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//指定LSE为RTC的时钟源RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能RTCCLK的时钟RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步RTC_SetPrescaler(32768 - 1);//(0~32767所以要减1)配置预分频器的值（32.768kHz/32768 = 1）RTC_WaitForSynchro();//写入寄存器时都需要等待RTC同步RTC_SetCounter(1735660800);//配置计数器CNT的值（时间戳）【2025-01-1 0:0:00】RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步
}

七、示例：实时时钟

①、main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"int main(void)
{OLED_Init();MyRTC_Init();OLED_ShowString(1,1,"Date:    -  -");OLED_ShowString(2,1,"Time:  :  :");OLED_ShowString(3,1,"CNT :");OLED_ShowString(4,6,"DIV:");OLED_ShowHexNum(4,1, BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1), 4);struct tm* DATA;while(1){DATA = MyRTC_Get_Time();OLED_ShowNum(1,6, DATA->tm_year + 1900,4);//年OLED_ShowNum(1,11,DATA->tm_mon + 1,2);		//月OLED_ShowNum(1,14,DATA->tm_mday,2);				//日OLED_ShowNum(2,6, DATA->tm_hour,2);				//时OLED_ShowNum(2,9, DATA->tm_min ,2);				//分OLED_ShowNum(2,12,DATA->tm_sec ,2);				//秒OLED_ShowNum(3,6,RTC_GetCounter(),10);OLED_ShowNum(4,10,RTC_GetDivider(),6);}
}

②、MyRTC.c

可通过设置Timestamp时间戳变量来设置系统时间

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyRTC.h"#define TIME_ZONE_OFFSET (8 * 60 * 60)// 东八区时区偏移量（秒）time_t Timestamp = 1735660780;//所设置时间的时间戳void MyRTC_Init(void)
{//开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能对BKP和RTC的访问//加上if_else是为了防止重复初始化和时间重置if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x1212){RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启LSE时钟while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);//等待LSE启动完成RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//指定LSE为RTC的时钟源RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能RTCCLK的时钟RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成RTC_SetPrescaler(32768 - 1);//(0~32767所以要减1)配置预分频器的值（32.768kHz/32768 = 1）RTC_WaitForLastTask();//每一次写入操作都需要等待RTC上一个任务完成//		RTC_SetCounter(1735660800);//配置计数器CNT的值（时间戳）【2025-01-1 0:0:00】
//		RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成MyRTC_Set_Time();//在备份寄存器写入自己规定的标志位，用于判断RTC是不是第一次执行配置BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0x1212);}else{RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成}
}void MyRTC_Set_Time(void)//设置时间
{	RTC_SetCounter(Timestamp);//配置计数器CNT的值（时间戳）RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步
}struct tm* MyRTC_Get_Time(void)//获取时间
{time_t time_cnt;time_cnt = RTC_GetCounter() + TIME_ZONE_OFFSET;//东八区 加上8天（即8*60*60秒）struct tm* Temp;Temp = localtime(&time_cnt);return Temp;
}

③、MyRTC.h

#ifndef __MYRTC_H__
#define __MYRTC_H__
#include "stdint.h"
#include <time.h>extern time_t Timestamp;//所设置时间的时间戳void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_Set_Time(void);//设置时间
struct tm* MyRTC_Get_Time(void);//获取时间#endif