STM32 使用HAL库调试内部RTC经验总结

本调试过程基于STM32F429如下型号。

之前做项目用了正点原子的RTC例程，结果在应用的过程中就出问题了。
原子RTC的例程如下:

//RTC初始化
//返回值:0,初始化成功;
//       2,进入初始化模式失败;
u8 RTC_Init(void)
{      
	RTC_Handler.Instance=RTC;
    RTC_Handler.Init.HourFormat=RTC_HOURFORMAT_24;//RTC设置为24小时格式 
    RTC_Handler.Init.AsynchPrediv=0X7F;           //RTC异步分频系数(1~0X7F)
    RTC_Handler.Init.SynchPrediv=0XFF;            //RTC同步分频系数(0~7FFF)   
    RTC_Handler.Init.OutPut=RTC_OUTPUT_DISABLE;     
    RTC_Handler.Init.OutPutPolarity=RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
    RTC_Handler.Init.OutPutType=RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
    if(HAL_RTC_Init(&RTC_Handler)!=HAL_OK) return 2;
      
    if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&RTC_Handler,RTC_BKP_DR0)!=0X5050)//是否第一次配置
    { 
        RTC_Set_Time(23,59,56,RTC_HOURFORMAT12_PM);	        //设置时间 ,根据实际时间修改
		RTC_Set_Date(15,12,27,7);		                    //设置日期
        HAL_RTCEx_BKUPWrite(&RTC_Handler,RTC_BKP_DR0,0X5050);//标记已经初始化过了
    }
    return 0;
}

//RTC底层驱动，时钟配置
//此函数会被HAL_RTC_Init()调用
//hrtc:RTC句柄
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* hrtc)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct;

    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟PWR
	HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//取消备份区域写保护
    
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;//LSE配置
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState=RCC_PLL_NONE;
    RCC_OscInitStruct.LSEState=RCC_LSE_ON;                  //RTC使用LSE
    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

    PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection=RCC_PERIPHCLK_RTC;//外设为RTC
    PeriphClkInitStruct.RTCClockSelection=RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;//RTC时钟源为LSE
    HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct);
        
    __HAL_RCC_RTC_ENABLE();//RTC时钟使能
}

故障现象一、RTC设置日期和时间成功，按复位键读取刚刚设置的日期和时间也是成功的，但断电后时间就复位成原始值，也就是RTC_Init函数里下面这段默认的日期和时间

  if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&RTC_Handler,RTC_BKP_DR0)!=0X5050)//是否第一次配置
    { 
        RTC_Set_Time(23,59,56,RTC_HOURFORMAT12_PM);	        //设置时间 ,根据实际时间修改
		RTC_Set_Date(15,12,27,7);		                    //设置日期
        HAL_RTCEx_BKUPWrite(&RTC_Handler,RTC_BKP_DR0,0X5050);//标记已经初始化过了
    }

通过单步调试跟踪发现。

__IO uint32_t ret = 0 ;
ret = HAL_RTCEx_BKUPRead(&RTC_Handler, RTC_BKP_DR0) ;

ret的返回值并不是已经标记过的值0x5050，于是查看手册关于RTC备份寄存器的说明:

问题定位：断电后再次读取的数值为0x0000 0000，而并不是我之前写入的0x5050，说明VBAT供电出现了问题，于是重新调整了电路，问题解决。

故障现象二、RTC设置日期和时间后，读取并不是设置后的日期和时间，而是设置之前的数值
单步调试跟踪发现问题出现在初始化的过程中，发生了硬件超时，此时发现，读出的ISR的值为0x80。

那咱们现在就要重点看看RTC_ISR这个寄存器了。

#define RTC_ISR_INITF                        ((uint32_t)0x00000040)

也就是说当访问该寄存器数值的时候，&上RTC_ISR_INITF值不能等于0，我们再继续往下看手册。

我们看到，当第6位为1时，RTC才为初始化状态，可ISR=0x80，明显第6位为0，也就是说RTC工作不正常了。
两个原因：
1、要不RTC坏了(机率太小，除非芯片内部出现故障了，因为这是内部RTC)
2、外部晶振出问题了。(机率很大)
于是更改代码，配置为内部RTC时钟：

//RTC底层驱动，时钟配置
//此函数会被HAL_RTC_Init()调用
//hrtc:RTC句柄
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* hrtc)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct;

    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟PWR
    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//取消备份区域写保护

    /*
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;//LSE配置
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState=RCC_PLL_NONE;
    RCC_OscInitStruct.LSEState=RCC_LSE_ON;                  //RTC使用LSE
    */
    //20190710 启用内部晶振  yangyuanxin
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;
    RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
    /*
    PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection=RCC_PERIPHCLK_RTC;//外设为RTC
    PeriphClkInitStruct.RTCClockSelection=RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;//RTC时钟源为LSE
    */
	PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;
	PeriphClkInitStruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSI;
    HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct);

    __HAL_RCC_RTC_ENABLE();//RTC时钟使能
}

问题成功解决！
故障现象三、调用RTC设置日期和时间，在使用的过程中出现卡死现象
我调用的是HAL_RTC_GetTime来获取时间，调用HAL_RTC_GetDate来获取日期。
我调用API的顺序是:
HAL_RTC_GetDate(xxxxx);
HAL_RTC_GetTime(xxxxx);
结果软件卡死，针对这问题我折腾了很久都找不出问题的根源，后来详细看了API上的注释说明。

1、获取当前的时间 HAL_RTC_GetTime

/**
  * @brief  Gets RTC current time.
  * @param  hrtc: pointer to a RTC_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for RTC.
  * @param  sTime: Pointer to Time structure
  * @param  Format: Specifies the format of the entered parameters.
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg RTC_FORMAT_BIN: Binary data format 
  *            @arg RTC_FORMAT_BCD: BCD data format
  * @note  You can use SubSeconds and SecondFraction (sTime structure fields returned) to convert SubSeconds
  *        value in second fraction ratio with time unit following generic formula:
  *        Second fraction ratio * time_unit= [(SecondFraction-SubSeconds)/(SecondFraction+1)] * time_unit
  *        This conversion can be performed only if no shift operation is pending (ie. SHFP=0) when PREDIV_S >= SS
  * @note You must call HAL_RTC_GetDate() after HAL_RTC_GetTime() to unlock the values 
  *        in the higher-order calendar shadow registers to ensure consistency between the time and date values.
  *        Reading RTC current time locks the values in calendar shadow registers until current date is read.
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)
{
  uint32_t tmpreg = 0;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RTC_FORMAT(Format));
  
  /* Get subseconds structure field from the corresponding register */
  sTime->SubSeconds = (uint32_t)(hrtc->Instance->SSR);
  
  /* Get SecondFraction structure field from the corresponding register field*/
  sTime->SecondFraction = (uint32_t)(hrtc->Instance->PRER & RTC_PRER_PREDIV_S);

  /* Get the TR register */
  tmpreg = (uint32_t)(hrtc->Instance->TR & RTC_TR_RESERVED_MASK); 
  
  /* Fill the structure fields with the read parameters */
  sTime->Hours = (uint8_t)((tmpreg & (RTC_TR_HT | RTC_TR_HU)) >> 16);
  sTime->Minutes = (uint8_t)((tmpreg & (RTC_TR_MNT | RTC_TR_MNU)) >>8);
  sTime->Seconds = (uint8_t)(tmpreg & (RTC_TR_ST | RTC_TR_SU));
  sTime->TimeFormat = (uint8_t)((tmpreg & (RTC_TR_PM)) >> 16); 
  
  /* Check the input parameters format */
  if(Format == RTC_FORMAT_BIN)
  {
    /* Convert the time structure parameters to Binary format */
    sTime->Hours = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sTime->Hours);
    sTime->Minutes = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sTime->Minutes);
    sTime->Seconds = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sTime->Seconds);  
  }
  
  return HAL_OK;
}

2、获取当前的日期 HAL_RTC_GetDate

/**
  * @brief  Gets RTC current date.
  * @param  hrtc: pointer to a RTC_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for RTC.
  * @param  sDate: Pointer to Date structure
  * @param  Format: Specifies the format of the entered parameters.
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg RTC_FORMAT_BIN:  Binary data format 
  *            @arg RTC_FORMAT_BCD:  BCD data format
  * @note You must call HAL_RTC_GetDate() after HAL_RTC_GetTime() to unlock the values 
  * in the higher-order calendar shadow registers to ensure consistency between the time and date values.
  * Reading RTC current time locks the values in calendar shadow registers until Current date is read.
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)
{
  uint32_t datetmpreg = 0;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_RTC_FORMAT(Format));
          
  /* Get the DR register */
  datetmpreg = (uint32_t)(hrtc->Instance->DR & RTC_DR_RESERVED_MASK); 

  /* Fill the structure fields with the read parameters */
  sDate->Year = (uint8_t)((datetmpreg & (RTC_DR_YT | RTC_DR_YU)) >> 16);
  sDate->Month = (uint8_t)((datetmpreg & (RTC_DR_MT | RTC_DR_MU)) >> 8);
  sDate->Date = (uint8_t)(datetmpreg & (RTC_DR_DT | RTC_DR_DU));
  sDate->WeekDay = (uint8_t)((datetmpreg & (RTC_DR_WDU)) >> 13); 

  /* Check the input parameters format */
  if(Format == RTC_FORMAT_BIN)
  {    
    /* Convert the date structure parameters to Binary format */
    sDate->Year = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sDate->Year);
    sDate->Month = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sDate->Month);
    sDate->Date = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sDate->Date);  
  }
  return HAL_OK;
}

结果看到注释里note的这段英文：
@note You must call HAL_RTC_GetDate() after HAL_RTC_GetTime() to unlock the values
in the higher-order calendar shadow registers to ensure consistency between the time and date values.
Reading RTC current time locks the values in calendar shadow registers until Current date is read.
也就说，调用顺序应该是先调用HAL_RTC_GetTime，再调用HAL_RTC_GetDate，否则不能解锁，即被锁死。
改一下获取日期和时间的顺序:

//获取日期和时间
int Get_Date_Time(void)
{
//	//先调用GetTime，再调用GetDate，否则会发生锁死
    if(HAL_OK   == HAL_RTC_GetTime(&RTC_Handler, &RTC_TimeStruct, RTC_FORMAT_BIN)
            && HAL_OK == HAL_RTC_GetDate(&RTC_Handler, &RTC_DateStruct, RTC_FORMAT_BIN))
    {
        current_init_time.year = RTC_DateStruct.Year + 2000;
        current_init_time.month = RTC_DateStruct.Month ;
        current_init_time.day = RTC_DateStruct.Date ;
        current_init_time.hour =  RTC_TimeStruct.Hours ;
        current_init_time.minute  =  RTC_TimeStruct.Minutes ;
        return 0 ;
    }

    return -1 ;
}

问题解决!
所以说，有时候我们口里念的年月日时分秒，也会在程序里，先获取日期，再获取时间，然而HAL库的规则恰恰是相反的，这一点要注意了，别被坑了。