RTC的基本概念以及相关例程

实时时钟 (RTC)

北京时间跟伦敦时间错8个小时

BKP简介

BKP本质上是RAM存储器，没有掉电不丢失的能力。

VBAT的作用就是，当VDD断电时，BKP会切换到VBAT供电，这样可以继续维持BKP里面的数据，如果VDD断电，VBAT也没电，那BKP里面的数据就会清零。

BKP基本结构

BKP处于后备区域，但后备区域不只有BKP，还有RTC的相关电路。

BKP主要有数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器、RTC时钟校准寄存器

数据寄存器：用来存储数据，每个数据寄存器都是16位的。STM32F103C8T6型号的BKP数据寄存器可以存储20字节。

RTC简介

DS1302是外置的RTC芯片，这个芯片可以独立计时。

RTC框图

灰色区域，这些电路在主电源掉电后，可以使用备用电池维持工作。

所以RTCCLK进来。需要首先经过RTC预分频器进行分频。

这个分频器由两个寄存器组成：上面这个是重装载寄存器RTC_PRL 、下面这个，RTC_DV，手册里叫作余数奇存器，但实际上，它还是计数器的作用。

PRL是计数目标，我们写入6，那就是7分频，因为计数值包括了0，所以重装值写入几，就是几+1分频。下面这个DIV,就是没来一个时钟计一个数的用途。这个DIV是一个自减计数器，每来一个输入时钟，DIV的值就自减一次，自减到0时，再来一个输入时钟，DIV输出一个脉冲，产生溢出信号。同时DIV从PRL获取重装值，回到重装值继续自减。

32位寄存器RTC_CNT,就是计时最核心的部分

RTC还设计的有一个闹钟寄存器RTC_ALR，也是32位寄存器。它的作用就是设置闹钟，我们可以在ALR写一个秒数，当CNT的值跟ALR设定的闹钟值一样时，这时就会产生RTC_Alarm闹钟信号，通往右边的中断系统，在中断函数里，你可以执行相应的操作。同时，这个闹钟还兼有一个功能，闹钟信号可以让STM32退出待机模式。

右边是中断部分，左边是触发中断的3个信号。

1.RTC_Second，秒中断：它的来源，就是CNT的输入时钟，如果开启这个中断。那么程序就会每秒进一次RTC中断。

2.RTC_Overflow--溢出中断：它的来源，是CNT的右边，意思就是CNT的32位计数器计满溢出了。

3.闹钟中断：当CNT的值跟ALR设定的闹钟值一样时，这时就会产生RTC_Alarm闹钟信号，通往右边的中断系统，在中断函数里，你可以执行相应的操作。同时，这个闹钟还兼有一个功能，闹钟信号可以让STM32退出待机模式。

通过或门进入NVIC中断

读写寄存器，可以通过APB1总线来完成，另外也可以看出，RTC是APB1总线上的设备。

RTC有三种时钟来源：
HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）
LSI振荡器时钟（40KHz）
将时钟源接入RTCCLK

最常用的外部32.768KHz的晶振，提供RTCCLK的时钟
HSE主要作为系统主时钟、LSI主要作为看门狗时钟 -------他们只是顺带可以备选当作RTC的时钟

RTC基本结构

RTCCLK的时钟来源，这一块需要在RCC里配置，3个时钟选择一个，当作RTCCLK

之后，RTCCLK先通过预分频器，对时钟进行分频。

余数寄存器是一个自减计数器，存储当前的计数值；重装寄存器是计数目标，决定分频值，分频之后，得到1Hz的计数信号，一秒自增一次。下面还有一个32位的闹钟值，可以设置闹钟，如果不需要的话，这块可以不用管。

3个触发中断的信号

RTC操作注意事项

示例1读写BKP：硬件接线图

示例1读写BKP：软件实现

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;					//定义用于接收按键键码的变量

uint16_t ArrayWrite[] = {0x1234, 0x5678};	//定义要写入数据的测试数组
uint16_t ArrayRead[2];						//定义要读取数据的测试数组

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();				//OLED初始化
	Key_Init();					//按键初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "W:");
	OLED_ShowString(2, 1, "R:");
	
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);		//开启PWR的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);		//开启BKP的时钟
	
	/*备份寄存器访问使能*/
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);							//使用PWR开启对备份寄存器的访问
	
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_GetNum();		//获取按键键码
		
		if (KeyNum == 1)			//按键1按下
		{
			ArrayWrite[0] ++;		//测试数据自增
			ArrayWrite[1] ++;
			
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, ArrayWrite[0]);	//写入测试数据到备份寄存器
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2, ArrayWrite[1]);
			
			OLED_ShowHexNum(1, 3, ArrayWrite[0], 4);		//显示写入的测试数据
			OLED_ShowHexNum(1, 8, ArrayWrite[1], 4);
		}
		
		ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);		//读取备份寄存器的数据
		ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
		
		OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayRead[0], 4);				//显示读取的备份寄存器数据
		OLED_ShowHexNum(2, 8, ArrayRead[1], 4);
	}
}

示例2RTC：硬件接线图

示例2RTC：软件实现

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();		//OLED初始化
	MyRTC_Init();		//RTC初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	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();							//RTC读取时间，最新的时间存储到MyRTC_Time数组中
		
		OLED_ShowNum(1, 6, MyRTC_Time[0], 4);		//显示MyRTC_Time数组中的时间值，年
		OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2);		//月
		OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2);		//日
		OLED_ShowNum(2, 6, MyRTC_Time[3], 2);		//时
		OLED_ShowNum(2, 9, MyRTC_Time[4], 2);		//分
		OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2);		//秒
		
		OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetCounter(), 10);	//显示32位的秒计数器
		OLED_ShowNum(4, 6, RTC_GetDivider(), 10);	//显示余数寄存器
	}
}

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <time.h>

uint16_t MyRTC_Time[] = {2023, 1, 1, 23, 59, 55};	//定义全局的时间数组，数组内容分别为年、月、日、时、分、秒

void MyRTC_SetTime(void);				//函数声明

/**
  * 函    数：RTC初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MyRTC_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);		//开启PWR的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);		//开启BKP的时钟
	
	/*备份寄存器访问使能*/
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);							//使用PWR开启对备份寄存器的访问
	
	if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)			//通过写入备份寄存器的标志位，判断RTC是否是第一次配置
															//if成立则执行第一次的RTC配置
	{
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);							//开启LSE时钟
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);	//等待LSE准备就绪
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);				//选择RTCCLK来源为LSE
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);								//RTCCLK使能
		
		RTC_WaitForSynchro();								//等待同步
		RTC_WaitForLastTask();								//等待上一次操作完成
		
		RTC_SetPrescaler(32768 - 1);						//设置RTC预分频器，预分频后的计数频率为1Hz
		RTC_WaitForLastTask();								//等待上一次操作完成
		
		MyRTC_SetTime();									//设置时间，调用此函数，全局数组里时间值刷新到RTC硬件电路
		
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);			//在备份寄存器写入自己规定的标志位，用于判断RTC是不是第一次执行配置
	}
	else													//RTC不是第一次配置
	{
		RTC_WaitForSynchro();								//等待同步
		RTC_WaitForLastTask();								//等待上一次操作完成
	}
}

//如果LSE无法起振导致程序卡死在初始化函数中
//可将初始化函数替换为下述代码，使用LSI当作RTCCLK
//LSI无法由备用电源供电，故主电源掉电时，RTC走时会暂停
/* 
void MyRTC_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
	
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
	{
		RCC_LSICmd(ENABLE);
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
		
		RTC_SetPrescaler(40000 - 1);
		RTC_WaitForLastTask();
		
		MyRTC_SetTime();
		
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
	}
	else
	{
		RCC_LSICmd(ENABLE);				//即使不是第一次配置，也需要再次开启LSI时钟
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
		
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
	}
}*/

/**
  * 函    数：RTC设置时间
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 说    明：调用此函数后，全局数组里时间值将刷新到RTC硬件电路
  */
void MyRTC_SetTime(void)
{
	time_t time_cnt;		//定义秒计数器数据类型
	struct tm time_date;	//定义日期时间数据类型
	
	time_date.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900;		//将数组的时间赋值给日期时间结构体
	time_date.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1;
	time_date.tm_mday = MyRTC_Time[2];
	time_date.tm_hour = MyRTC_Time[3];
	time_date.tm_min = MyRTC_Time[4];
	time_date.tm_sec = MyRTC_Time[5];
	
	time_cnt = mktime(&time_date) - 8 * 60 * 60;	//调用mktime函数，将日期时间转换为秒计数器格式
													//- 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
	
	RTC_SetCounter(time_cnt);						//将秒计数器写入到RTC的CNT中
	RTC_WaitForLastTask();							//等待上一次操作完成
}

/**
  * 函    数：RTC读取时间
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 说    明：调用此函数后，RTC硬件电路里时间值将刷新到全局数组
  */
void MyRTC_ReadTime(void)
{
	time_t time_cnt;		//定义秒计数器数据类型
	struct tm time_date;	//定义日期时间数据类型
	
	time_cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60;		//读取RTC的CNT，获取当前的秒计数器
													//+ 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
	
	time_date = *localtime(&time_cnt);				//使用localtime函数，将秒计数器转换为日期时间格式
	
	MyRTC_Time[0] = time_date.tm_year + 1900;		//将日期时间结构体赋值给数组的时间
	MyRTC_Time[1] = time_date.tm_mon + 1;
	MyRTC_Time[2] = time_date.tm_mday;
	MyRTC_Time[3] = time_date.tm_hour;
	MyRTC_Time[4] = time_date.tm_min;
	MyRTC_Time[5] = time_date.tm_sec;
}

#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H

extern uint16_t MyRTC_Time[];

void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);

#endif