STM32单片机-BKP和RTC
- 一、Unix时间戳
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- [1.1 时间戳转换](#1.1 时间戳转换)
- 二、BKP(备份寄存器)
- 三、RTC(实时时钟)
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- [3.1 RTC工作原理](#3.1 RTC工作原理)
- 四、代码部分
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- [4.1 BKP备份寄存器](#4.1 BKP备份寄存器)
- [4.2 RTC实时时钟](#4.2 RTC实时时钟)
一、Unix时间戳
- Unix时间戳定义为从伦敦时间 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 的整形变量
- 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
1.1 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、时器时间和字符串之间的转换
下图为时间戳转换图
time_t是int32 或者int64 数据类型,存储时间戳中自增的秒数
struct tm 是一个封装的结构体 类型,结构体成员是秒,分,时等
char*指向一个表示时间的字符串
二、BKP(备份寄存器)
- BKP用于存储用户应用程序数据 ,当VDD主电源 被切断,它们仍然由VBRT备用电源 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,它们也不会被复位
- TAMPER引脚 产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除
- RTC引脚 输出RTC校准时钟 、RTC闹钟脉冲 或者秒脉冲
- 存储RTC时钟校准寄存器
- 用户数据存储容量 :20字节 /84字节
下图为BKP基本结构
BKP由数据寄存器-存储数据、控制寄存器、状态寄存器和RTC时钟校准寄存器组成,TAMPER有上升沿或者下降沿出现时,清除寄存器内容,保证安全
三、RTC(实时时钟)
- RTC是一个独立的定时器 ,可以为系统提供时钟 和日历的功能
- RTC 和时钟配置 处于系统的后备区域 ,系统复位 时数据不清零 ,VDD断电后可以借助VBRT供电继续走时
- 32位的可编程计数器 ,可对应Unix时间戳 的秒计数器
- 20位的可编程预分频器 ,可适配不同频率的输入时钟
- 可选择三种RTC时钟源:HSE时钟除以128 (8MHz/128)、LSE振荡器时钟(VBRT) (32.768KHz)和LSI振荡器时钟(40KHz)
3.1 RTC工作原理
下图为RTC框图
灰色填充部分属于后备区域,在主电源掉电后,可以使用备用电源维持工作。RTCCLK是时钟源 ,一般选择LSE振荡器时钟 ,经过分频器分频,重装载的值加1 就是分频系数。32位可编程计数器RTC_CNT 存放时间数据,RTC_ALR 是闹钟寄存器
进入中断有3个中断源,RTC_Second秒中断 ,每秒进一次中断。RTC_Overflow溢出中断 ,当32位计数器溢出进入中断。RTC_Alarm闹钟中断
下图为RTC基本结构
选择时钟,RTCCKL先通过预分频器 对时钟进行预分频,重装寄存器 是计数目标,决定分频值 ,余数寄存器 是一个自减计数器,存储当前的计数值 ,最终得到1Hz的秒计数信号通向32位计数器,1秒自增一次,同时可以设定闹钟,最终也可以进入中断
四、代码部分
注意事项:
- RTC的时钟开启没有单独选项,需要开启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接口曾经处在禁止状态,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
- 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(重装值)、RTC_CNT(计数器)、RTC_ALR(闹钟值)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
4.1 BKP备份寄存器
STM32的VBRT引脚接在ST-Link的3.3V,PB1接一个按键
步骤:开启RCC (PWR和BKP) --- 使能BKP -PWR_BackupAccessCmd(ENABLE) --- 写入和读取
下面为main.c
c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#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();
//开启RCC-PWR和BKP
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
//使能BKP
OLED_ShowString(1,1,"W:");
OLED_ShowString(2,1,"R:");
while(1)
{
KeyNum = Key_GetNum();
if(KeyNum == 1)
{
ArrayWrite[0] ++;
ArrayWrite[1] ++;
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,ArrayWrite[0]);
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2,ArrayWrite[1]);//写入
OLED_ShowHexNum(1,3,ArrayWrite[0],4);
OLED_ShowHexNum(1,8,ArrayWrite[1],4);
}
ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);
ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);//读取
OLED_ShowHexNum(2,3,ArrayRead[0],4);
OLED_ShowHexNum(2,8,ArrayRead[1],4);
}
}
4.2 RTC实时时钟
下面是RTC相关的库函数
c
void RCC_LSEConfig(uint8_t RCC_LSE);//启动LSE时钟
void RCC_LSICmd(FunctionalState NewState);//配置LSI时钟
void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t RCC_RTCCLKSource);//选择RTCCLK的时钟源
void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);//RTCCLK使能
FlagStatus RCC_GetFlagStatus(uint8_t RCC_FLAG);//等待RCC标志位,时钟启动完成
void RTC_EnterConfigMode(void);//设置CNF位,使RTC进入配置模式
void RTC_ExitConfigMode(void);//退出配置模式
uint32_t RTC_GetCounter(void);//获取CNT计数器的值
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);//写入计数器的值
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);//写入预分频器
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);//写入闹钟值
uint32_t RTC_GetDivider(void);//读取余数寄存器值
void RTC_WaitForLastTask(void);//等待上一次操作完成
void RTC_WaitForSynchro(void);//等待同步
FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);//等待标志位
步骤:开启PWR 和BKP 时钟,使能BKP和RTC的访问 --- 开启LSE时钟 并等待LSE时钟启动完成 --- 选择RCCCLK时钟源 -LSE --- 等待同步 和等待上一次写入操作 完成 --- 设置预分频器 和初始时间 --- 写入数据 --- 读取数据
其中想要实现复位不重置时间数据和主电源断开时不切断时间,需要使用BKP判断
利用c语言库time.h中的函数,实现写入和读取时间,即计数器值和时间数据的相互转换
下面为MyRTC.c和MyRTC.h
c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MyRTC.h" // Device header
#include <time.h>
uint16_t MyRTC_Time[] = {2024,1,1,1,1,1};//时间数据
void MyRTC_Init()
{
//开启RCC-BKP、PWR和使能访问
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
//第一次上电或者完全断电,BKPDR1默认为0时,才会初始化时间
if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
{
//开启LSE时钟,等待LSE时钟启动完成(标志位)
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET);
//选择RCCCLK时钟源-LSE
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
//等待同步和等待上一次写入操作完成
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
//配置预分频器 = 32768MHz /32768 = 1Hz
RTC_SetPrescaler(32768-1);
RTC_WaitForLastTask();//等待写入操作
//设置初始时间
MyRTC_SetTime();
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0xA5A5);//DR1写入A5A5
}
else
{
//等待同步和等待上一次写入操作完成
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
}
}
/*
@brief:写入时间数据
*/
void MyRTC_SetTime()
{
time_t time_cnt;//计数器值
struct tm time_data;//时间数据
time_data.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900;
time_data.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1;
time_data.tm_mday = MyRTC_Time[2];
time_data.tm_hour = MyRTC_Time[3];
time_data.tm_min = MyRTC_Time[4];
time_data.tm_sec = MyRTC_Time[5];//写入数据
time_cnt = mktime(&time_data)- 8*60*60;//时间数据--计数器(北京时间)
RTC_SetCounter(time_cnt);
RTC_WaitForLastTask();//等待写入操作
}
/*
@brief:读取时间数据
*/
void MyRTC_ReadTime()
{
time_t time_cnt;//计数器值
struct tm time_data;//时间数据
time_cnt = RTC_GetCounter()+ 8*60*60;//读取时间存到计数器(北京时间)
time_data = *localtime(&time_cnt);//将时间数据转到结构体
MyRTC_Time[0] = time_data.tm_year + 1900;
MyRTC_Time[1] = time_data.tm_mon + 1;
MyRTC_Time[2] = time_data.tm_mday;
MyRTC_Time[3] = time_data.tm_hour;
MyRTC_Time[4] = time_data.tm_min;
MyRTC_Time[5] = time_data.tm_sec;//读取数据
}
c
#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H
extern uint16_t MyRTC_Time[];
void MyRTC_Init();
void MyRTC_SetTime();
void MyRTC_ReadTime();
#endif
下面为main.c
c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"
int main(void)
{
MyRTC_Init();
OLED_Init();
OLED_ShowString(1,1,"Data:XXXX-XX-XX");
OLED_ShowString(2,1,"Time:XX:XX:XX");
OLED_ShowString(3,1,"CNT:");
while(1)
{
MyRTC_ReadTime();
OLED_ShowNum(1,6,MyRTC_Time[0],4);
OLED_ShowNum(1,11,MyRTC_Time[1],2);
OLED_ShowNum(1,14,MyRTC_Time[2],2);
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);
}
}