【STM32学习】实时时钟 —— RTC

零、参考

STM32RTC实时时钟实验讲解，从入门到放弃
【STM32】RTC休眠唤醒（停机模式）、独立看门狗开启状态下
关于STM32使用RTC唤醒停止模式的设置

一、工作原理

1、RTC介绍

RTC(Real Time Clock):实时时钟,是指可以像时钟一样输出实际时间的电子设备，一般会是集成电路，因此也称为时钟芯片。总之，RTC只是个能靠电池维持运行的32位定时器，并不像实时时钟芯片，读出来就是年月日。
RTC就只一个定时器而已，掉电之后所有信息都会丢失，因此我们需要找一个地方来存储这些信息，于是就找到了备份寄存器（BKP）。因为它掉电后仍然可以通过纽扣电池供电，继续工作，所以能时刻保存这些数据。
stm32F103使用外部晶体的32.768kHz的振荡器，产生一个1秒长的时间基准。
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。

2、工作过程

RTC只是一个时钟，但与RTC相连的有两个系统时钟：一个是APB1接口的PCLK1，另一个是RTC时钟。这样，RTC功能也就分为两个部分：第一部分，APB1接口部分，与APB1总线相连，MCU也就是通过这条总线对其进行读写操作。另一部分，RTC核心，其整个核心部分位于后备区域，所以只要有VBAT引脚供电，就能一直工作，由一系列可编程计数器组成，这部分又再细分为两个组件：20位的预分频模块与32位可编程计数器。预分频模块用来产生最长为1秒的RTC时间基准，而32位的可编程的计数器可被初始化为当前的系统时间。

RTC_PRL：预分频装载寄存器
RTC_DIV：预分频器余数寄存器
RTC_CNT：计数器寄存器
RTC_ALR：闹钟寄存器

首先，在初始化时候，DIV和PRL都会装载同样的数。RTCCLK频率为32.768kHz，来驱动DIV工作，DIV为自减寄存器。当DIV减少到0时，会产生一个TR_CLK信号，该信号会触发三件事情：①将PRL的数重装在到DIV中；②触发CNT计数器+1；③触发SECF，进而产生秒中断。我们会设置一个合理的预分频数，使得TR_CLK触发时间刚好是1s。ALR中存储的是我们设置的闹钟秒数，当CNT和ALR中的数据相同时，就会触发闹钟中断或者闹钟唤醒。（关于CNT和ALR中存放的数据，为时间戳。）

1s的时间如何计算？

我们的RTC_CLK为32.768kHz，所以只要PRL中写入32767即可，即为2的15次方。
我们只需要在PRL的低16位寄存器中写入0x7FFF即可。

DIV寄存器存在的意义？
从上述能知道TR_CLK输出必须为1s。那么我们想要的到0.15s，应该怎么实现呢？
道理很简单，因为DIV是自减的，并且从32768一直减少到0，所需要的时间为1s。所以减少一个数，所用的时间为1/32768s，那么减少多少个数，就计时了0.15s呢？
1/32768s * n = 0.15
n = 0.15 * 32768
又因为DIV寄存器是可读的，所以我们就能实现0.15s的计时。

从框图中，还可以看到，只有秒中断和闹钟中断能触发中断，溢出是没有中断的。

二、相关寄存器

具体的寄存器讲解与设置，就不做讲解了，不是很复杂。
只说几处需要注意的：

1、RTC的寄存器都是分了高16位和低16位使用的
2、
需要注意的是RTOFF位，该位为只读位，表示最后一次寄存器的写状态。当我们需要对PRL、CNT、ALR寄存器写入数据时，需要先判断该位是否为1。只有上一次写完了，我们才能继续写。
3、关于备份数据寄存器

可以把它看作是一个EEPROM，掉电不丢失的存储器。
DRx的x（x=1…10）什么意思呢？就是有10个这样的16位寄存器。
例如，RTC程序中，我们向DR1写入0x5050，开机检测是否已经配置过RTC。

三、代码说明

1、rtc初始化

2、关于中断

rtc中断服务函数有两个：RTC_IRQHandler（全局中断）和RTCAlarm_IRQHandler（闹钟中断）
给我们的印象，好像是全局中断就是用来处理秒中断的；闹钟中断就是用来处理闹钟中断的。
但是，这样的说法并不是全面的。

先说结论：
① 如果只需要闹钟作为一个定时的功能，而不是用于低功耗的唤醒，那么只需要在NVIC设置秒中断（如果不用可以不设置）和闹钟中断，秒中断和闹钟中断任何一个都能触发RTC_IRQHandler，我们只需要根据读取相应标志位，判断是秒还是闹钟中断即可。


② 如果该闹钟中断用于低功耗唤醒——待机模式。那么闹钟中断会触发RTCAlarm_IRQHandler函数。我们需要在中断函数中，清除调闹钟中断标志位。
③ 如果该闹钟中断用于低功耗唤醒——停机模式。单纯的闹钟中断是无法唤醒停机模式的，我们需要将RTC闹钟中断链接到外部中断EXIT_17（也不用链接，默认的，就是使能一下子），用来唤醒停机模式。

3、中断配置代码（仅供参考）

3.1 秒中断+普通闹钟功能

记得开启闹钟中断以及设置闹钟时间

static void RTC_NVIC_Config(void)
{	
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;		//RTC全局中断
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;	//先占优先级1位,从优先级3位
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;	//先占优先级0位,从优先级4位
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;		//使能该通道中断
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);		//根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTCAlarm_IRQn; //闹钟中断
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //比RTC全局中断的优先级高
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void RTC_IRQHandler(void)
{		 
	if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)//秒钟中断
	 {							
		 RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW);		//清秒中断
		 RTC_Get();   //更新时间   
		 RTC_WaitForLastTask();  //等待写入完成
	 }
	 
	if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET)//闹钟中断
	 {
	    RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);		//清闹钟中断	  	
	    RTC_Get();		//更新时间  
	    RTC_WaitForLastTask();		 
     } 				  								 
	  	  	    						 	   	 
}

3.2 待机模式唤醒

void RTC_NVIC_Config(void)
{	
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTCAlarm_IRQn;		//RTC闹钟中断
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;	//先占优先级1位
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;	//先占优先级0位
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;		//使能该通道中断
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);		//根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
}

void RTCAlarm_IRQHandler(void)
{
  if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR) != RESET)
   {
      RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
      RTC_WaitForLastTask();
      if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) != RESET)
       {
         PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);
         RTC_WaitForLastTask();
         //处理业务
       }
    }
   RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, DISABLE);  //关闭闹钟中断，用的时候在开启
}

3.3 停机模式唤醒

void RTC_NVIC_Config(void)
{	
  EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;  
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTCAlarm_IRQn;		//RTC闹钟中断
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;	//先占优先级1位
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;	//先占优先级0位
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;		//使能该通道中断
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);		//根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
  
  //闹钟中断接到第17线外部中断
  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 

}

void RTCAlarm_IRQHandler(void)
{
  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
  RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_ALR);
  RTC_WaitForLastTask();
  SystemInit();//重要，由于停机下对所有时钟关闭，所以唤醒需要重新配置时钟！！
  if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) != RESET)
  {
    PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);// 清除唤醒标志
    //处理业务
  }
  RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, DISABLE);            //失能RTC闹钟中断，用的时候在开启
}