STM32复习笔记（十二）RTC实时时钟（低功耗待机唤醒）

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作者：sumjess

适用：这个视频我已经看过3遍了，总会有忘记的，所以来写这本书的随手笔记，记录重点、易忘点。该博客可以当做字典，也可以当做笔记。

目前内容：RTC实时时钟（低功耗待机唤醒）

 

一、RTC实时时钟特征与原理：

★  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模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)是在后备区域，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。但是在系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和RTC，以防止对后备区域(BKP)的意外写操作。所以在要设置时间之前， 先要取消备份区域（BKP）写保护。

（1）RTC特征：

（2）RTC工作原理框图：

（3）RTC由两部分组成:

APB1接口：用来和APB1总线相连。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）。

RTC核心：由一组可编程计数器组成。分两个主要模块。

①第一个是RTC预分频模块，它可以编程产生最长1秒的RTC时间基TR_CLK。如果设置了秒中断允许位，可以产生秒中断。

②第二个是32位的可编程计数器，可被初始化为当前时间。系统时间按TR_CLK周期累加并与存储在RTC_ALR寄存器中的可编程时间相比，当匹配时候如果设置了闹钟中断允许位，可以产生闹钟中断。

RTC内核完全独立于APB1接口，软件通过APB1接口对RTC相关寄存器访问。但是相关寄存器只在RTC APB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新。所以软件必须先等待寄存器同步标志位（RTC_CRL的RSF位）被硬件置1才读。

二、RTC时钟源：

三、BKP备份寄存器：

①备份寄存器是42个16位的寄存器。可用来存储84个字节数据。

②它们处在备份区域，当VDD电源切断，仍然由VBAT维持供电。

③当系统在待机模式下被唤醒，或者系统复位或者电源复位，它们也不会复位。

④执行以下操作将使能对后备寄存器和RTC访问：

设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位，使能电源和后备时钟。

设置寄存器PWR_CR的DBP位，使能对RTC和后备寄存器的访问。

提醒：一共有42个16位备份寄存器。常用来保存一些系统配置信息和相关标志位。

四、RTC相关寄存器：

①RTC控制寄存器             (RTC_CRH，   RTC_CRL)

②RTC预分频装载寄存器  (RTC_PRLH， RTC_PRLL)

③RTC预分频余数寄存器  (RTC_DIVH，  RTC_DIVL)

④RTC计数器寄存器         (RTC_CNTH， RTC_CNTL)

⑤RTC闹钟寄存器             (RTC_ALRH ，RTC_ALRL)

五、RTC控制寄存器高位（RTC_CRH)：

                                

①修改CRH/CRL寄存器，必须先判断RSF位，确定已经同步。

②修改CNT,ALR,PRL的时候，必须先配置CNF位进入配置模式，修改完之后，设置CNF位为0退出配置模式

③同时在对RTC相关寄存器写操作之前，必须判断上一次写操作已经结束，也就是判断RTOFF位是否置位。

       

      

      

      

     

六、RTC相关库函数讲解：

库函数所在文件： stm32f10x_rtc.c / stm32f10x_rtc.h

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);

void RTC_EnterConfigMode(void);

void RTC_ExitConfigMode(void);

uint32_t  RTC_GetCounter(void);

void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);

void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);

void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);

uint32_t  RTC_GetDivider(void);

void RTC_WaitForLastTask(void);

void RTC_WaitForSynchro(void);

FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);

void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);

ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);

void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);

 

RTC时钟源和时钟操作函数：

 void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t  CLKSource)；//时钟源选择

 void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState)//时钟使能

RTC配置函数（预分频，计数值：

void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);//预分频配置：PRLH/PRLL

void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue)；//设置计数器值：CNTH/CNTL

void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue)；//闹钟设置：ALRH/ALRL

RTC中断设置函数：

 void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);//CRH

RTC允许配置和退出配置函数：

void RTC_EnterConfigMode(void);//允许RTC配置 :CRL位 CNF

void RTC_ExitConfigMode(void);//退出配置模式:CRL位 CNF

同步函数：

void RTC_WaitForLastTask(void)；//等待上次操作完成：CRL位RTOFF

 void RTC_WaitForSynchro(void)；//等待时钟同步：CRL位RSF

相关状态位获取清除函数：

FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);

void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);

ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);

void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);

其他相关函数（BKP等）

 PWR_BackupAccessCmd();//BKP后备区域访问使能

RCC_APB1PeriphClockCmd();//使能PWR和BKP时钟

RCC_LSEConfig();//开启LSE，RTC选择LSE作为时钟源

其他相关函数（BKP等）

 PWR_BackupAccessCmd();//BKP后备区域访问使能

uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);//读BKP寄存器

void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);//写BKP

七、RTC配置一般步骤：

①使能PWR和BKP时钟：RCC_APB1PeriphClockCmd();

②  使能后备寄存器访问:   PWR_BackupAccessCmd();

③  配置RTC时钟源，使能RTC时钟：

      RCC_RTCCLKConfig();

      RCC_RTCCLKCmd();

      如果使用LSE，要打开LSE：RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);

④ 设置RTC预分频系数：RTC_SetPrescaler();

⑤ 设置时间：RTC_SetCounter();

⑥开启相关中断（如果需要）:RTC_ITConfig()；

⑦编写中断服务函数：RTC_IRQHandler();

⑧部分操作要等待写操作完成和同步。

   RTC_WaitForLastTask();//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成

   RTC_WaitForSynchro();  //等待RTC寄存器同步

八、待机唤醒：

很多单片机有低功耗模式，STM32也不例外。在系统或者电源复位后，微控制器出于运行状态之下，HCLK为CPU提供时钟，内核执行代码。当CPU不需要继续运行时，可以利用多种低功耗模式来节省功耗，例如等待某个事件触发。

九、STM32的3种低功耗模式：

① 睡眠模式：内核停止，外设如NVIC，系统时钟Systick仍运行。

② 停止模式：所有时钟都已停止。1.8V内核电源工作。

                         PLL,HIS和HSE RC振荡器功能禁止。

                         寄存器和SRAM内容保留。

③待机模式：1.8V内核电源关闭。

                         只有备份寄存器和待机电路维持供电。

                         寄存器和SRAM内容全部丢失。实现最低功耗。

在运行模式下，可以通过下面方式降低功耗：

① 降低系统时钟。

② 关闭APB和AHB总线上未被使用的外设时钟。

用户根据最低电源消耗，最快启动时间和可用的唤醒源等条件，选择一种最佳的低功耗模式

待机模式理想状态下，只需要2uA电流。停机模式下典型电流为20uA。

（1）PWR_CR电源控制寄存器：

①设置PDDS位进入深度睡眠时进入待机模式。

②设置CWUF位，清除之前的WUF唤醒位。

（2）PWR_CSR电源控制/状态寄存器：

① 设置EWUP，使能WKUP引脚用于待机模式唤醒。

② WUF唤醒标志，用来判断是否发生唤醒事件。

十、固件库中低功耗操作函数：

文件：stm32f10x_pwr.c  / stm32f10x_pwr.h

 void PWR_EnterSTOPMode();//进入停机模式

void PWR_EnterSTANDBYMode(void);//进入待机模式

void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState);//使能Wakeup引脚唤醒

FlagStatus PWR_GetFlagStatus(uint32_t PWR_FLAG);

void PWR_ClearFlag(uint32_t PWR_FLAG); 

文件： core_cm3.h

__WFI() ;

__WFE() ;

十一、PWR_EnterSTANDBYMode函数：

void PWR_EnterSTANDBYMode(void)
{
  PWR->CR |= PWR_CR_CWUF; /* Clear Wake-up flag */
  PWR->CR |= PWR_CR_PDDS; /* Select STANDBY mode */
  /* Set SLEEPDEEP bit of Cortex System Control Register */
  SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP;
/* This option is used to ensure that store operations are completed */
#if defined ( __CC_ARM   )
  __force_stores();
#endif
  /* Request Wait For Interrupt */
  __WFI();//
} 

十二、PWR_EnterSTOPMode函数：

void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry)
{
  uint32_t tmpreg = 0;
  
tmpreg = PWR->CR;
tmpreg &= CR_DS_MASK;
tmpreg |= PWR_Regulator;  
PWR->CR = tmpreg;
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP;
  
if(PWR_STOPEntry == PWR_STOPEntry_WFI){   
     __WFI();   
  }else{    
    __WFE();   
   }
  
SCB->SCR &= (uint32_t)~((uint32_t)SCB_SCR_SLEEPDEEP);  
}

十三、待机唤醒配置步骤：

①使能电源时钟。

    因为要配置电源控制寄存器，所以必须先使能电源时钟。

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);

②设置WK_UP引脚作为唤醒源。

   设置PWR_CSR的EWUP位，使能WK_UP用于将CPU从待机模式唤醒。

   PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);  //使能唤醒管脚功能

③设置SLEEPDEEP位，设置PDDS位，执行WFI指令，进入待机模式。

   void PWR_EnterSTANDBYMode(void)；