STM32——RTC实时时钟
文章目录
- Unix时间戳
-
- UTC/GMT
- 时间戳转换
- BKP简介
- BKP基本结构
- 读写BKP备份寄存器
-
- 电路设计
- 关键代码
- RTC简介
- RTC框图
- RTC基本结构
- 硬件电路
- RTC操作注意事项
- 读写实时时钟
-
- 电路设计
- 关键代码
Unix时间戳
- Unix 时间戳（Unix Timestamp）定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数，不考虑闰秒
- 时间戳存储在一个秒计数器中，秒计数器为32位/64位的整型变量
世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间- 底层使用秒计数器可以节省硬件设计电路，计算时间间隔，存储方便
UTC/GMT
-
GMT（Greenwich Mean Time）格林尼治标准时间是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时，以此确定计时标准
-
UTC（Universal Time Coordinated）协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时，
UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致
时间戳转换
C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数，可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换
- time_t 是int64数据类型
- struct tm 这是一个用来保存时间和日期的结构。
struct tm {
int tm_sec; /* 秒，范围从 0 到 59 */
int tm_min; /* 分，范围从 0 到 59 */
int tm_hour; /* 小时，范围从 0 到 23 */
int tm_mday; /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
int tm_mon; /* 月，范围从 0 到 11 */
int tm_year; /* 自 1900 年起的年数 */
int tm_wday; /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
int tm_yday; /* 一年中的第几天，范围从 0 到 365 */
int tm_isdst; /* 夏令时 */
};
在线工具：在线时间戳转换工具
菜鸟教程：C 标准库 -
localtime和mktime的实例：
注意：mktime的参数不加const，因为该参数既是输入参数也是输出参数，因为计算出星期后会填写回去
strftime函数：按照格式输出
BKP简介
- BKP（Backup Registers）备份寄存器【需要VBAT引脚供电才能维持，掉电会清零，即使主电源掉电、系统复位也不会清零】【本质是RAM存储器，掉电丢失】
- BKP可用于存储用户应用程序数据。当VDD（
2.0~3.6V）电源被切断，他们仍然由VBAT（1.8~3.6V）维持供电。当系统在待机模式下被唤醒，或系统复位或电源复位时，他们也不会被复位【VBAT和VDD共地即可】 - TAMPER引脚产生的侵入事件【电平检测】将所有备份寄存器BKP内容清除，会申请中断【VDD断电也会工作】
- RTC引脚
输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲【引脚2同一个时间内只能使用一个功能】 - 存储RTC时钟校准寄存器
- 用户数据存储容量：
- 20字节（中容量和小容量）/ 84字节（大容量和互联型）
BKP基本结构
当VDD有电时就使用VDD供电，没有时则使用功能VBAT供电
读写BKP备份寄存器
电路设计
关键代码
Key.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
void Key_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
uint8_t Key_GetNum(void)
{
uint8_t KeyNum = 0;
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
Delay_ms(20);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
Delay_ms(20);
KeyNum = 1;
}
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
{
Delay_ms(20);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);
Delay_ms(20);
KeyNum = 2;
}
return KeyNum;
}
Key.h
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
void Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);
#endif
main.c
按下按键，写入备份寄存器，然后再读出来
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum;
uint16_t ArrayWrite[] = {0x1234, 0x5678};
uint16_t ArrayRead[2];
int main(void)
{
OLED_Init();
Key_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "W:");
OLED_ShowString(2, 1, "R:");
//开启PWR和BKP时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
//在pwrd的库函数中，备份寄存器访问使能，设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum();
if (KeyNum == 1)
{
ArrayWrite[0] ++;
ArrayWrite[1] ++;
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, ArrayWrite[0]);//写备份寄存器
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2, ArrayWrite[1]);
OLED_ShowHexNum(1, 3, ArrayWrite[0], 4);
OLED_ShowHexNum(1, 8, ArrayWrite[1], 4);
}
ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);//读备份寄存器
ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayRead[0], 4);
OLED_ShowHexNum(2, 8, ArrayRead[1], 4);
}
}
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【和BKP一样，属于后备区域】- 32位的可编程计数器，可对应Unix时间戳的秒计数器【简化电路设计】
- 20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟【变成1Hz频率】
- 可选择三种RTC时钟源（PTCCLK）：
- HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
- LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）【经过15位分频器自然溢出得到1hz频率】
- LSI振荡器时钟（40KHz）
RTC 复位和主电源掉电后，数据不丢失是BKP来实现的
注意：整个stm32有四个时钟源
- HSE =高速外部时钟信号
- HSI = 高速内部时钟信号
- LSl=低速内部时钟信号【低速时钟供RTC和看门狗】
- LSE =低速外部时钟信号【低速时钟供RTC和看门狗】
RTC框图
- 灰色区域属于后备区域，待机时会供电
- RTC_ALR是闹钟，当值与RTC_CNT相同时会产生信号，让stm退出待机
- 中断信号有三种：秒中断、计数器溢出中断（2106年中断）、闹钟中断
- 闹钟信号和wkup引脚都可以唤醒设备（10引脚）
- stm32芯片框图，常用32.768KHz，其他两路都是备用方案，主要工作是给系统主时钟和看门狗使用。且中间分频器是可以通过VBAT供电，而另外两路在掉电后时钟会暂停
RTC基本结构
- 余数寄存器是一个自减计数器，存储当前计数值
- 重装寄存器是计数目标，决定分频值
硬件电路
stm内部供电方案中设计了供电开关，有VDD用VDD，没有则用VBAT
stm32自带RTC晶振电路，如图所示是32.768KHz和8MHz的晶振
RTC操作注意事项
- 执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问：【初始化要完成如下操作】
- 设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN，使能PWR和BKP时钟
- 设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问
- 若在读取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
【等待同步】- PCLK1和RTCCLK两个时钟频率不一致，PCLK1在掉电后会停止，如果使用APB1总线开启就去读RTC的值会读到0，需要等待RTC_CNT内有值
- 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、RTC_CNT、RTC_ALR寄存器
- 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
【等待上一步完成】
上述注意事项涉及到如下的框图：
PCLK1和RTCCLK两个时钟频率不一致，这会导致读取和写入操作不能立刻在寄存器中，需要通过RTC_CRL寄存器的RSF和CNF位去判断在RTCCLK频率下内部电路是否完成了数据的变动。
读写实时时钟
电路设计
关键代码
MyRTC.c
库函数在rcc和rtc里面
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include MyRTC.h
#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H
extern uint16_t MyRTC_Time[];
void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);
#endif
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:XXXX-XX-XX");
OLED_ShowString(2, 1, "Time:XX:XX:XX");
OLED_ShowString(3, 1, "CNT :");
OLED_ShowString(4, 1, "DIV :");
while (1)
{
MyRTC_ReadTime();
//显示日期
OLED_ShowNum(1, 6, MyRTC_Time[0], 4);
OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2);
OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2);
//显示时间
OLED_ShowNum(2, 6, MyRTC_Time[3], 2);
OLED_ShowNum(2, 9, MyRTC_Time[4], 2);
OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2);
OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetCounter(), 10);
OLED_ShowNum(4, 6, RTC_GetDivider(), 10);//RTC_GetDivider可以获取更加精细的时间
}
}
参考视频：江科大自化协