STM32实时时钟

RTC（real time clock）实时时钟

STM32的RTC外设,实质是一个掉电后还继续运行的定时器,从定时器的角度来看,相对于通用定时器TIM外设,它的功能十分简单,只有计时功能(也可以触发中断).但是从掉电还能继续运行来看,它是STM32中唯一一个具有这个功能的外设(RTC外设的复杂之处不在于它的定时,而在于它掉电还可以继续运行的特性)。

所谓掉电,是指电源VDD断开的情况下,为了RTC外设掉电可以继续运行,必须给STM32芯片通过VBAT引脚街上锂电池.当主电源VDD有效时,由VDD给RTC外设供电.当VDD掉电后,由VBAT给RTC外设供电.无论由什么电源供电,RTC中的数据始终都保存在属于RTC的备份域中,如果主电源和VBA都掉电,那么备份域中保存的所有数据都将丢失(备份域除了RTC模块的寄存器,还有42个16位的寄存器可以在VDD掉电的情况下保存用户程序的数序,系统复位或电源复位时,这些数据也不会被复位)
 

RTC时钟源：
三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)：

● HSI振荡器时钟
● HSE振荡器时钟
● PLL时钟

RTC原理图

RTC时钟的框图还是比较简单的，这里我们把他分成两个部分:

APB1 接口：用来和 APB1 总线相连。 此单元还包含一组 16 位寄存器，可通过 APB1 总线对其进行读写操作。APB1 接口由 APB1 总 线时钟驱动，用来与 APB1 总线连接。

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 核心接口：由一组可编程计数器组成，分成两个主要模块 。

RTC特征：
1.可编程的预分频系数：分频系数最高2^20。
2.32位的可编程计数器，可用于较长时间段的测量。
3.2个分离的时钟：用于APB1接口的PCLK1和RTC时钟（RTC时钟的频率必须小于PCLK1时钟频率的四分之一以上）。
4.可以选择以下三种RTC时钟源：
—— HSE时钟除以128；
—— LSE振荡器时钟：
—— LSI震荡器时钟。
5.2个独立的复位类型：
—— APB1接口由系统复位；
—— RTC核心（预分频器、闹钟、计数器和分频器）只能由后备域复位。
6.3个专门的可屏蔽中断：
—— 闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。
—— 秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号（最长1s）。
—— 溢出中断，指示内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。

RTC相关库函数

1、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

2、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

3、RTC中断设置函数

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

4、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

5、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

6、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);

7、其他相关函数

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
 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

其他相关函数（BKP等）

RTC配置步骤：
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

RTC代码如下

rtc.c

#include "rtc.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h" 
 
NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
 
//RTC时间设置
//hour,min,sec:小时,分钟,秒钟
//ampm:@RTC_AM_PM_Definitions  :RTC_H12_AM/RTC_H12_PM
//返回值:SUCEE(1),成功
//       ERROR(0),进入初始化模式失败 
ErrorStatus RTC_Set_Time(u8 hour,u8 min,u8 sec,u8 ampm)
{
	RTC_TimeTypeDef RTC_TimeTypeInitStructure;
	
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Hours=hour;
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Minutes=min;
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Seconds=sec;
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_H12=ampm;
	
	return RTC_SetTime(RTC_Format_BIN,&RTC_TimeTypeInitStructure);
}
 
 
//RTC日期设置
//year,month,date:年(0~99),月(1~12),日(0~31)
//week:星期(1~7,0,非法!)
//返回值:SUCEE(1),成功
//       ERROR(0),进入初始化模式失败 
ErrorStatus RTC_Set_Date(u8 year,u8 month,u8 date,u8 week)
{
	
	RTC_DateTypeDef RTC_DateTypeInitStructure;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_Date=date;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_Month=month;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_WeekDay=week;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_Year=year;
	return RTC_SetDate(RTC_Format_BIN,&RTC_DateTypeInitStructure);
}
 
//RTC初始化
//返回值:0,初始化成功;
//       1,LSE开启失败;
//       2,进入初始化模式失败;
u8 My_RTC_Init(void)
{
	RTC_InitTypeDef RTC_InitStructure;
	u16 retry=0X1FFF; 
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);//使能PWR时钟
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);	//使能后备寄存器访问 
	
	if(RTC_ReadBackupRegister(RTC_BKP_DR0)!=0x5050)		//是否第一次配置?
	{
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//LSE 开启    
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET)	//检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪
			{
			retry++;
			delay_ms(10);
			}
		if(retry==0)return 1;		//LSE 开启失败. 
			
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);		//设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟    
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);	//使能RTC时钟 
 
        RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 0x7F;//RTC异步分频系数(1~0X7F)
        RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv  = 0xFF;//RTC同步分频系数(0~7FFF)
        RTC_InitStructure.RTC_HourFormat   = RTC_HourFormat_24;//RTC设置为,24小时格式
        RTC_Init(&RTC_InitStructure);
 
		RTC_Set_Time(23,59,56,RTC_H12_AM);	//设置时间
		RTC_Set_Date(14,5,5,1);		//设置日期
	 
		RTC_WriteBackupRegister(RTC_BKP_DR0,0x5050);	//标记已经初始化过了
	} 
 
	return 0;
}
 
//设置闹钟时间(按星期闹铃,24小时制)
//week:星期几(1~7) @ref  RTC_Alarm_Definitions
//hour,min,sec:小时,分钟,秒钟
void RTC_Set_AlarmA(u8 week,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{ 
	EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStructure;
	RTC_AlarmTypeDef RTC_AlarmTypeInitStructure;
	RTC_TimeTypeDef RTC_TimeTypeInitStructure;
	
	RTC_AlarmCmd(RTC_Alarm_A,DISABLE);//关闭闹钟A 
	
    RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Hours=hour;//小时
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Minutes=min;//分钟
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Seconds=sec;//秒
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_H12=RTC_H12_AM;
  
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmDateWeekDay=week;//星期
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmDateWeekDaySel=RTC_AlarmDateWeekDaySel_WeekDay;//按星期闹
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmMask=RTC_AlarmMask_None;//精确匹配星期，时分秒
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmTime=RTC_TimeTypeInitStructure;
    RTC_SetAlarm(RTC_Format_BIN,RTC_Alarm_A,&RTC_AlarmTypeInitStructure);
 
	
	RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALRA);//清除RTC闹钟A的标志
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);//清除LINE17上的中断标志位 
	
	RTC_ITConfig(RTC_IT_ALRA,ENABLE);//开启闹钟A中断
	RTC_AlarmCmd(RTC_Alarm_A,ENABLE);//开启闹钟A 
	
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17;//LINE17
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断事件
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿触发 
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能LINE17
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置
 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_Alarm_IRQn; 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;//抢占优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//子优先级2
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
}
 
//周期性唤醒定时器设置  
/*wksel:  @ref RTC_Wakeup_Timer_Definitions
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div16        ((uint32_t)0x00000000)
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div8         ((uint32_t)0x00000001)
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div4         ((uint32_t)0x00000002)
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div2         ((uint32_t)0x00000003)
#define RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_16bits      ((uint32_t)0x00000004)
#define RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_17bits      ((uint32_t)0x00000006)
*/
//cnt:自动重装载值.减到0,产生中断.
void RTC_Set_WakeUp(u32 wksel,u16 cnt)
{ 
	EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStructure;
	
	RTC_WakeUpCmd(DISABLE);//关闭WAKE UP
	
	RTC_WakeUpClockConfig(wksel);//唤醒时钟选择
	
	RTC_SetWakeUpCounter(cnt);//设置WAKE UP自动重装载寄存器
	
	
	RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_WUT); //清除RTC WAKE UP的标志
    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line22);//清除LINE22上的中断标志位 
	 
	RTC_ITConfig(RTC_IT_WUT,ENABLE);//开启WAKE UP 定时器中断
	RTC_WakeUpCmd( ENABLE);//开启WAKE UP 定时器　
	
	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line22;//LINE22
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断事件
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿触发 
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能LINE22
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置
 
 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_WKUP_IRQn; 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;//抢占优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;//子优先级2
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能外部中断通道
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//配置
}
 
//RTC闹钟中断服务函数
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{    
	if(RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_ALRAF)==SET)//ALARM A中断?
	{
		RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_ALRAF);//清除中断标志
		printf("ALARM A!\r\n");
	}   
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);	//清除中断线17的中断标志 											 
}
 
//RTC WAKE UP中断服务函数
void RTC_WKUP_IRQHandler(void)
{    
	if(RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_WUTF)==SET)//WK_UP中断?
	{ 
		RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_WUTF);	//清除中断标志
		LED1=!LED1; 
	}   
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line22);//清除中断线22的中断标志 								
}

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"  
#include "usart.h"  
#include "rtc.h"
 
int main(void)
{ 
	RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct;
	RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct;
 
	u8 tbuf[40];
	u8 t=0;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);      //初始化延时函数
	uart_init(115200);		//初始化串口波特率为115200
	My_RTC_Init();		 		//初始化RTC
 
	RTC_Set_WakeUp(RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_16bits,0);		//配置WAKE UP中断,1秒钟中断一次
		
  	while(1) 
	{		
		t++;
		if((t%10)==0)	//每100ms更新一次显示数据
		{
			RTC_GetTime(RTC_Format_BIN,&RTC_TimeStruct);
	sprintf((char*)tbuf,"Time:%02d:%02d:%02d",RTC_TimeStruct.RTC_Hours,RTC_TimeStruct.RTC_Minutes,RTC_TimeStruct.RTC_Seconds); 
			printf("%s\r\n",tbuf);	
			
			RTC_GetDate(RTC_Format_BIN, &RTC_DateStruct);
			sprintf((char*)tbuf,"Date:20%02d-%02d-%02d",RTC_DateStruct.RTC_Year,RTC_DateStruct.RTC_Month,RTC_DateStruct.RTC_Date); 
			printf("%s\r\n",tbuf);	
	
			sprintf((char*)tbuf,"Week:%d",RTC_DateStruct.RTC_WeekDay); 
			printf("%s\r\n",tbuf);	
		} 
		if((t%20)==0)LED0=!LED0;	//每200ms,翻转一次LED0 
		delay_ms(10);
	}	
}