7.STM32F407ZGT6-RTC

参考:

1.正点原子

前言:

RTC实时时钟是很基本的外设,用来记录绝对时间。做个总结,达到:

1.学习RTC的原理和概念。

2.通过STM32CubeMX快速配置RTC。

27.1 RTC 时钟简介

STM32F407 的实时时钟(RTC)是一个独立的定时器。STM32 的 RTC 模块拥有一组连续计数的计数器,在相对应的软件配置下,可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统的当前时间和日期。

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,只要后备区域供电正常,那么 RTC 将可以一直运行。

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。

27.1.1 RTC 框图

下面先来学习 RTC 框图,通过学习 RTC 框图会有一个很好的整体掌握,同时对之后的编程也会有一个清晰的思路。RTC 的框图,如图 27.1.1 所示:

我们把 RTC 框图分成以下几个部分讲解:
① 时钟源

STM32F407 的 RTC 时钟源(RTCCLK)通过时钟控制器,可以从 LSE 时钟、LSI 时钟以及 HSE 时钟三者中选择其一(通过设置 RCC_BDCR 寄存器选择)。一般我们选择 LSE,即外部 32.768KHz 晶振作为时钟源(RTCCLK)。外部晶振具有精度高的优点。LSI 是 STM32 芯片内部的低速 RC 振荡器,频率约 32 KHz,缺点是精度较低,所以一般不建议使用。比如当没有外部低速晶振(32.768KHz)的时候,分频后的 HSE 可以作为备选使用的时钟源。
② 预分频器

预分配器(RTC_PRER)分为 2 个部分:一个通过 RTC_PRER 寄存器的 PREDIV_A 位配置的 7 位异步预分频器。另一个通过 RTC_PRER 寄存器的 PREDIV_S 位配置的 15 位同步预分频器。

经过 7 位异步预分频器出来的时钟 ck_apre 可作为 RTC_SSR 亚秒递减计数器(RTC_SSR)的时钟,ck_apre 时钟频率的计算公式如下:

Fck_apre =Frtcclk ( PREDIV_A + 1)

当 RTC_SSR 寄存器递减到 0 的时候,会使用 PREDIV_S 的值重新装载 PREDIV_S。而PREDIV_S 一般为 255,这样,我们得到亚秒时间的精度是:1/256 秒,即 3.9ms 左右,有了这个亚秒寄存器 RTC_SSR,就可以得到更加精确的时间数据。

经过 15 位同步预分频器出来的时钟 ck_spre 可以用于更新日历,也可以用作 16 位唤醒自动重载定时器的时基,ck_apre 时钟频率的计算公式如下:

Fck_spre =Frtcclk(PREDIV_S + 1) ∗ ( PREDIV_A + 1)

PREDIV_A 和 PREDIV_S 分别为 RTC 的异步和同步分频器,使用两个预分频器时,我们推荐设置 7 位异步预分频器(PREDIV_A)的值较大,以最大程度降低功耗。例如:本实验我们的外部低速晶振的频率 32.768KHz 经过 7 位异步预分频器后,再经过 15 位同步预分频器,要得到 1Hz 频率的时钟用于更新日历。通过计算知道,32.768KHz 的时钟要经过 32768 分频,才能得到 1Hz 的 ck_spre。于是我们只需要设置: PREDIV_A=0X7F,即 128 分频;PREDIV_S=0XFF,即 256 分频,即可得到 1Hz 的 Fck_spre,PREDIV_A 的值我们也是往尽量大的原则,以最大程度降低功耗。
③ 时间和日期相关寄存器

该部分包括三个影子寄存器,RTC_SSR(亚秒)、RTC_TR(时间)、RTC_DR(日期)。实时时钟一般表示为:时/分/秒/亚秒。RTC_TR 寄存器用于存储时/分/秒时间数据,可读可写(即可设置或者获取时间)。RTC_DR 寄存器用于存储日期数据,包括年/月/日/星期,可读可写(即可设置或者获取日期)。RTC_SSR 寄存器用于存储亚秒级的时间,这样我们可以获取更加精确的时间数据。

这三个影子寄存器可以通过与 PCLK1(APB1 时钟)同步的影子寄存器来访问,这些时间和日期寄存器也可以直接访问,这样可避免等待同步的持续时间。

每隔 2 个 RTCCLK 周期,当前日历值便会复制到影子寄存器,并置位 RTC_ISR 寄存器的RSF 位。我们可以读取 RTC_TR 和 RTC_DR 来得到当前时间和日期信息,不过需要注意的是:

时间和日期都是以 BCD 码的格式存储的,读出来要转换一下,才可以得到十进制的数据。
④ 可编程闹钟

STM32F407 提供两个可编程闹钟:闹钟 A(ALARM_A)和闹钟 B(ALARM_B)。通过RTC_CR 寄存器的 ALRAE 和 ALRBE 位置 1 来使能闹钟。当亚秒、秒、分、小时、日期分别与闹钟寄存器 RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR 和RTC_ALRMBSSR/RTC_ALRMBR 中的值匹配时,则可以产生闹钟(需要适当配置)。本章我们将利用闹钟 A 产生闹铃,即设置RTC_ALRMASSR 和 RTC_ALRMAR 即可。
⑤ 周期性自动唤醒

STM32F407 的 RTC 不带秒钟中断了,但是多了一个周期性自动唤醒功能。周期性唤醒功能,由一个 16 位可编程自动重载递减计数器(RTC_WUTR)生成,可用于周期性中断/唤醒。

我们可以通过 RTC_CR 寄存器中的 WUTE 位设置使能此唤醒功能。

唤醒定时器的时钟输入可以是:2、4、8 或 16 分频的 RTC 时钟(RTCCLK),也可以是 ck_spre时钟(一般为 1Hz)。

当选择 RTCCLK(假定 LSE 是:32.768 kHz)作为输入时钟时,可配置的唤醒中断周期介于122us(因为 RTCCLK/2 时,RTC_WUTR 不能设置为 0)和 32 s 之间,分辨率最低为:61us。

当选择 ck_spre(1Hz)作为输入时钟时,可得到的唤醒时间为 1s 到 36h 左右,分辨率为 1秒。并且这个 1s~36h 的可编程时间范围分为两部分:

当 WUCKSEL[2:1]=10 时为:1s 到 18h。

当 WUCKSEL[2:1]=11 时约为:18h 到 36h。

在后一种情况下,会将 2^16 添加到 16 位计数器当前值(即扩展到 17 位,相当于最高位用WUCKSEL [1]代替)。

初始化完成后,定时器开始递减计数。在低功耗模式下使能唤醒功能时,递减计数保持有效。此外,当计数器计数到 0 时,RTC_ISR 寄存器的 WUTF 标志会置 1,并且唤醒寄存器会使用其重载值(RTC_WUTR 寄存器值)自动重载,之后必须用软件清零 WUTF 标志。

通过将 RTC_CR 寄存器中的 WUTIE 位置 1 来使能周期性唤醒中断时,可以使 STM32 退出低功耗模式。系统复位以及低功耗模式(睡眠、停机和待机)对唤醒定时器没有任何影响,它仍然可以正常工作,故唤醒定时器,可以用于周期性唤醒 STM32。

27.1.2 RTC 寄存器

接下来,我们介绍本实验我们要用到的 RTC 寄存器。

⚫ RTC 时间寄存器(RTC_TR)

RTC 时间寄存器描述如图 27.1.2.1 所示:

该寄存器是 RTC 的时间寄存器,可读可写,对该寄存器写,可以设置时间,对该寄存器读,可以获取当前的时间,此外该寄存器受到寄存器写保护,通过 RTC 写保护寄存器(RTC_WPR)设置,后面会讲解到 RTC_WPR 寄存器。需要注意的是:本寄存器存储的数据都是 BCD 格式的,读取之后需要进行转换,方可得到十进制的时分秒等数据。

⚫ RTC 日期寄存器(RTC_DR)

RTC 日期寄存器描述如图 27.1.2.2 所示:

该寄存器是 RTC 的日期寄存器,可读可写,对该寄存器写,可以设置日期,对该寄存器读,可以获取当前的日期,同样该寄存器也受到寄存器写保护,存储的数据也都是 BCD 格式的。

⚫ RTC 控制寄存器(RTC_CR)

RTC 控制寄存器描述如图 27.1.2.3 所示:

该寄存器重点介绍几个要用到的位:WUTIE 是唤醒定时器中断使能位,ALRAIE 是闹钟 A中断使能位,本章用到这两个使能位,都设置为 1 即可。WUTE 和 ALRAE 分别是唤醒定时器和闹钟 A 使能位,同样都设置为 1,开启。FMT 为小时格式选择位,我们设置为 0,选择 24 小时制。WUCKSEL[2:0],用于唤醒时钟选择,这个前面已经有介绍了,我们这里就不多说了。

⚫ RTC 亚秒寄存器(RTC_SSR)

RTC 亚秒寄存器描述如图 27.1.2.4 所示:

该寄存器可用于获取更加精确的 RTC 时间。不过,在本章没有用到,如果需要精确时间的地方,大家可以使用该寄存器。

⚫ RTC 初始化和状态寄存器(RTC_ISR)

RTC 初始化和状态寄存器描述如图 27.1.2.5 所示:

该寄存器中,WUTF、ALRBF 和 ALRAF,分别是唤醒定时器、闹钟 B 和闹钟 A 的中断标志位,当对应事件产生时,这些标志位被置 1,如果设置了中断,则会进入中断服务函数,这些位通过软件写 0 清除。

INIT 为初始化模式控制位,要初始化 RTC 时,必须先设置 INIT=1。

INITF 为初始化标志位,当设置 INIT 为 1 以后,要等待 INITF 为 1,才可以更新时间、日期和预分频寄存器等。

RSF 位为寄存器同步标志,仅在该位为 1 时,表示日历影子寄存器已同步,可以正确读取RTC_TR/RTC_TR 寄存器的值了。

WUTWF、ALRBWF 和 ALRAWF 分别是唤醒定时器、闹钟 B 和闹钟 A 的写标志,只有在这些位为 1 的时候,才可以更新对应的内容。比如:要设置闹钟 A 的 ALRMAR 和 ALRMASSR,则必须先等待 ALRAWF 为 1,才可以设置。

⚫ RTC 预分频寄存器(RTC_PRER)

RTC 预分频寄存器描述如图 27.1.2.6 所示:

该寄存器用于 RTC 的分频,我们在之前也有讲过,这里就不多说了。该寄存器的配置,必须在初始化模式(INITF=1)下,才可以进行。

⚫ RTC 唤醒寄存器(RTC_WUTR)

RTC 唤醒寄存器描述如图 27.1.2.7 所示:

该寄存器用于设置自动唤醒重装载值,可用于设置唤醒周期。该寄存器的配置,必须等待RTC_ISR 的 WUTWF 为 1 才可以进行。

⚫ RTC 闹钟 A 寄存器(RTC_ALRMAR)

RTC 闹钟 A 寄存器描述如图 27.1.2.8 所示:

该寄存器用于设置闹铃 A,当 WDSEL 选择 1 时,使用星期制闹铃,本章我们选择星期制闹铃。该寄存器的配置,必须等待 RTC_ISR 的 ALRAWF 为 1 才可以进行。另外,还有RTC_ALRMASSR 寄存器,该寄存器我们这里就不再介绍了,大家参考手册。

⚫ RTC 写保护寄存器(RTC_WPR)

RTC 写保护寄存器:RTC_WPR,该寄存器比较简单,低八位有效。上电后,所有 RTC 寄存器都受到写保护(RTC_ISR[13:8]、RTC_TAFCR 和 RTC_BKPxR 除外),必须依次写入:0xCA、0x53 两关键字到 RTC_WPR 寄存器,才可以解锁。写一个错误的关键字将再次激活 RTC 的寄存器写保护。

⚫ RTC 备份寄存器(RTC_BKPxR)

RTC 备份寄存器描述如图 27.1.2.9 所示:

该寄存器组总共有 32 个,每个寄存器是 32 位的,可以存储 128 个字节的用户数据,这些寄存器在备份域中实现,可在 VDD 电源关闭时通过 VBAT 保持上电状态。备份寄存器不会在系统复位或电源复位时复位,也不会在 MCU 从待机模式唤醒时复位。

复位后,对 RTC 和 RTC 备份寄存器的写访问被禁止,执行以下操作可以使能 RTC 及 RTC备份寄存器的写访问:

1)电源控制寄存器(PWR_CR)的 DBP 位来使能 RTC 及 RTC 备份寄存器的访问。

2)往 RTC_WPR 写入 0xCA、0x53 解锁序列(先写 0xCA,再写 0x53)。

我们可以用 BKP 来存储一些重要的数据,相当于一个 EEPROM,不过这个 EEPROM 并不是真正的 EEPROM,而是需要电池来维持它的数据。

⚫ 备份区域控制(RCC_BDCR)

备份区域控制寄存器描述如图 27.1.2.10 所示:

RTC 的时钟源选择及使能设置都是通过这个寄存器来实现的,所以我们在 RTC 操作之前先要通过这个寄存器选择 RTC 的时钟源,然后才能开始其他的操作。

27.2 硬件设计

1. 例程功能

本实验通过串口输出 RTC 时间,并可以通过串口 设置 RTC 时间,从而调节时间。
2. 硬件资源

1)串口 1(PA9/PA10 连接在板载 USB 转串口芯片 CH340 上面)

2)RTC(实时时钟)
3. 原理图

RTC 属于 STM32F407 内部资源,通过软件设置好就可以了。不过 RTC 不能断电,否则数据就丢失了,我们如果想让时间在断电后还可以继续走,那么必须确保开发板的电池有电。

27.3 程序设计

27.3.1 RTC 的 HAL 库驱动

RTC 在 HAL 库中的驱动代码在 stm32f4xx_hal_rtc.c 文件(及其头文件)中。下面介绍几个重要的 RTC 函数,其他没有介绍的请看源码。
1. HAL_RTC_Init 函数

RTC 的初始化函数,其声明如下:

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_Init(RTC_HandleTypeDef *hrtc);

⚫ 函数描述:

用于初始化 RTC。

⚫ 函数形参:

形参 1 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量,其定义如下:

c 复制代码
typedef struct
{
    RTC_TypeDef *Instance; /* 寄存器基地址 */
    RTC_InitTypeDef Init; /* RTC 配置结构体 */ 
    HAL_LockTypeDef Lock; /* RTC 锁定对象 */ 
    __IO HAL_RTCStateTypeDef State; /* RTC 设备访问状态 */
}RTC_HandleTypeDef;

1)Instance:指向 RTC 寄存器基地址。

2)Init:是真正的 RTC 初始化结构体,其结构体类型 RTC_InitTypeDef 定义如下:

c 复制代码
typedef struct
{
    uint32_t HourFormat;     /* 小时格式 */
    uint32_t AsynchPrediv;   /* 异步预分频系数 */ 
    uint32_t SynchPrediv;    /* 同步预分频系数 */  
    uint32_t OutPut;         /* 选择连接到 RTC_ALARM 输出的标志 */ 
    uint32_t OutPutPolarity; /* 设置 RTC_ALARM 的输出极性 */
    uint32_t OutPutType;     /* 设置 RTC_ALARM 的输出类型为开漏输出还是推挽输出 */ 
}RTC_InitTypeDef;

HourFormat : 用来设置小时格式,可以是 12 小时制或者 24 小时制,这两个选项的宏定义分别为 RTC_HOURFORMAT_12 和 RTC_HOURFORMAT_24。

AsynchPrediv: 用来设置 RTC 的异步预分频系数,也就是设置 RTC_PRER 寄存器的PREDIV_A 相关位,因为异步预分频系数是 7 位,所以最大值为 0x7F,不能超过这个值。

SynchPrediv:用来设置RTC的同步预分频系数,也就是设置RTC_PRER寄存器的PREDIV_S相关位,因为同步预分频系数也是 15 位,所以最大值为 0x7FFF,不能超过这个值。

OutPut: 用来选择要连接到 RTC_ALARM 输出的标志,取值为:RTC_OUTPUT_DISABLE(禁止输出),RTC_OUTPUT_ALARMA(使能闹钟 A 输出),RTC_OUTPUT_ALARMB(使能闹钟 B 输出)和 RTC_OUTPUT_WAKEUP(使能唤醒输出)。

OutPutPolarity: 用来设置 RTC_ALARM 的输出极性,与 Output 成员变量配合使用,取值为RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH(高电平)或 RTC_OUTPUT_POLARITY_LOW(低电平)。

OutPutType: 用来设置 RTC_ALARM 的输出类型为开漏输出(RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN)还是推挽输出(RTC_OUTPUT_TYPE_PUSHPULL),与成员变量 OutPut 和OutPutPolarity 配合使用。

3)Lock:用于配置锁状态。

4)State:RTC 设备访问状态。

⚫ 函数返回值:

HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值。

2. HAL_RTC_SetTime 函数

HAL_RTC_SetTime 是设置 RTC 的时间函数。其声明如下:

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc,RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format);

⚫ 函数描述:

该函数用于设置 RTC 的时间,即设置时间寄存器 RTC_TR 的相关位的值。

⚫ 函数形参:

形参 1 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量,即 RTC 的句柄。

形参 2 是 RTC_TimeTypeDef 结构体类型指针变量,定义如下:

c 复制代码
typedef struct
{
    uint8_t Hours;
    uint8_t Minutes;
    uint8_t Seconds;
    uint8_t TimeFormat;
    uint32_t SubSeconds;
    uint32_t SecondFraction;
    uint32_t DayLightSaving;
    uint32_t StoreOperation;
}RTC_TimeTypeDef;

前面四个成员变量就比较好理解了,分别用来设置 RTC 时间参数的小时,分钟,秒钟,以及 AM/PM 符号,大家参考前面讲解的 RTC_TR 的位描述即可。SubSeconds 用来读取保存亚秒寄存器 RTC_SSR 的值,SecondFraction 用来读取保存同步预分频系数的值,也就是 RTC_PRER的位 0~14,DayLightSaving 用来设置日历时间增加 1 小时,减少 1 小时,还是不变。StoreOperation用户可对此变量设置以记录是否已对夏令时进行更改。

形参 3 是 uint32_t 类型变量,用来设置输入的时间格式为 BIN 格式还是 BCD 格式,可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

⚫ 函数返回值:

HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值。

3. HAL_RTC_SetDate 函数

HAL_RTC_SetDate 是设置 RTC 的日期函数。其声明如下:

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc,RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format);

⚫ 函数描述:

该函数用于设置 RTC 的日期,即设置日期寄存器 RTC_DR 的相关位的值。

⚫ 函数形参:

形参 1 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量,即 RTC 的句柄。

形参 2 是 RTC_DateTypeDef 结构体类型指针变量,定义如下:

c 复制代码
typedef struct
{
    uint8_t WeekDay; /* 星期 */
    uint8_t Month; /* 月份 */
    uint8_t Date; /* 日期 */
    uint8_t Year; /* 年份 */
}RTC_DateTypeDef;

结构体一共四个成员变量,这四个成员变量分别对应星期、月份、日期和年份,对应的是RTC_DR 寄存器。

形参 3 是 uint32_t 类型变量,用来设置输入的时间格式为 BIN 格式还是 BCD 格式,可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

⚫ 函数返回值:

HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值。

4. HAL_RTC_GetTime 函数

HAL_RTC_GetTime 是获取当前 RTC 时间函数。其声明如下:

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format);

⚫ 函数描述:

该函数用于获取当前 RTC 时间,即读时间寄存器 RTC_TR 的相关位的值。

⚫ 函数形参:

形参 1 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量,即 RTC 的句柄。

形参 2 是 RTC_TimeTypeDef 结构体类型指针变量,对应的是 RTC_TR 寄存器。

形参 3 是 uint32_t 类型变量,用来设置获取的时间格式为 BIN 格式还是 BCD 格式,可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

⚫ 函数返回值:

HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值。

5. HAL_RTC_GetDate 函数

HAL_RTC_SetDate 是获取当前 RTC 日期函数。其声明如下:

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format);

⚫ 函数描述:

该函数用于获取当前 RTC日期 ,即读时间寄存器 RTC_DR 的相关位的值。

⚫ 函数形参:

形参 1 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量,即 RTC 的句柄。

形参 2 是 RTC_DateTypeDef 结构体类型指针变量,对应的是 RTC_DR 寄存器。

形参 3 是 uint32_t 类型变量,用来设置获取的时间格式为 BIN 格式还是 BCD 格式,可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

⚫ 函数返回值:

HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值。

RTC 配置步骤

1)使能电源时钟,并使能 RTC 及 RTC 后备寄存器写访问。

我们要访问 RTC 和 RTC 备份区域就必须先使能电源时钟,然后使能 RTC 即后备区域访问。电源时钟使能,通过 RCC_APB1ENR 寄存器来设置;RTC 及 RTC 备份寄存器的写访问,通过 PWR_CR 寄存器的 DBP 位设置。HAL 库设置方法为:

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /* 使能电源时钟 PWR /
__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE(); /
使能备份时钟 /
HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); /
取消备份区域写保护 */

2)开启外部低速振荡器 LSE,选择 RTC 时钟,并使能

调用 HAL_RCC_OscConfig 函数配置开启 LSE。

调用 HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig 函数选择 RTC 时钟源。

使能 RTC 函数为:__HAL_RCC_RTC_ENABLE。

3)初始化 RTC,设置 RTC 的分频,以及配置 RTC 参数

在 HAL 中,通过 HAL_RTC_Init 函数配置 RTC 分频系数,以及 RTC 的工作参数。

注意:该函数会调用:HAL_RTC_MspInit 函数来完成对 RTC 的底层初始化,包括:RTC 时钟使能、时钟源选择等。

4)设置 RTC 的时间

调用 HAL_RTC_SetTime 函数设置 RTC 时间,该函数实际设置时间寄存器 RTC_TR 的相关位的值。

5)设置 RTC 的日期

调用 HAL_RTC_SetDate 函数设置 RTC 的日期,该函数实际设置日期寄存器 RTC_DR 的相关位的值。

6)获取 RTC 当前日期和时间

调用 HAL_RTC_GetTime 函数获取当前 RTC 时间,该函数实际读取 RTC_TR 寄存器,然后将值存放到相应的结构体中。

调用 HAL_RTC_GetDate 函数获取当前 RTC 日期,该函数实际读取 RTC_DR 寄存器,然后将值存放到相应的结构体中。

通过以上 6 个步骤,我们就完成了对 RTC 的配置,RTC 即可正常工作,而且这些操作不是每次上电都必须执行的,可以视情况而定。当然,我们还可以唤醒中断、闹钟等,这些将在后面介绍。

27.3.1 程序解析

1. RTC 驱动代码

先看 RTC 的初始化函数,其定义如下:

c 复制代码
void MX_RTC_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN RTC_Init 0 */

  /* USER CODE END RTC_Init 0 */

  RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
  RTC_DateTypeDef sDate = {0};

  /* USER CODE BEGIN RTC_Init 1 */

  /* USER CODE END RTC_Init 1 */

  /** Initialize RTC Only
  */
  hrtc.Instance = RTC;
  hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;/* RTC 设置为 24 小时格式 */
  hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;            /* RTC 异步分频系数(1~0x7F) */
  hrtc.Init.SynchPrediv = 255;             /* RTC 同步分频系数(0~0x7FFF) */
  hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
  hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
  hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
  if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
  /* 检查是不是第一次配置时钟 */
  uint32_t Magic_Value = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, 0x01);
  if (0xAA55 == Magic_Value)
  {
    printf("RTC is valid!\r\n");
    return;
  }
  else
  {
    HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, 0x01, 0xAA55);
    printf("RTC is not valid!\r\n");
  }

  /* USER CODE END Check_RTC_BKUP */

  /** Initialize RTC and set the Time and Date
  */
  sTime.Hours = 0x0;
  sTime.Minutes = 0x0;
  sTime.Seconds = 0x0;
  sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
  sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
  if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
  sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
  sDate.Date = 0x1;
  sDate.Year = 0x0;

  if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN RTC_Init 2 */

  /* USER CODE END RTC_Init 2 */

}

该函数用来初始化 RTC 配置以及日期和时钟,但是只在第一次的时候设置时间,以后如果重新上电/复位都不会再进行时间设置了(前提是备份电池有电)。在第一次配置的时候,我们是按照上面介绍的 RTC 初始化步骤调用函数 HAL_RTC_Init 来实现的。

我们通过读取 BKP 寄存器 地址0x01的值来判断是否需要进行时间的设置。第一次未对 RTC 进行初始化 BKP 寄存器地址0x01 的值非 0xAA55,当进行 RTC 初始化时,BKP 寄存器 地址0x01 的值就是 0xAA55,所以以上代码操作确保时间只会设置一次,复位时不会重新设置时间。电池正常供电时,我们设置的时间不会因复位或者断电而丢失。

读取后备寄存器的函数其实还是调用 HAL 库提供的函数接口,写后备寄存器函数同样也是。这两个函数如下:

c 复制代码
uint32_t HAL_RTCEx_BKUPRead(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister);
void HAL_RTCEx_BKUPWrite(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister,uint32_t Data);

这两个函数的使用方法就非常简单,分别用来读和写 BKR 寄存器的值。这里我们只是略微点到为止,详看例程源码。

接下来,我们用 HAL_RTC_MspInit 函数来编写 RTC 时钟配置等代码,其定义如下:

c 复制代码
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* rtcHandle)
{

  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};
  if(rtcHandle->Instance==RTC)
  {
  /* USER CODE BEGIN RTC_MspInit 0 */

  /* USER CODE END RTC_MspInit 0 */

  /** Initializes the peripherals clock
  */
    PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;/* 选择要配置外设 RTC */
    PeriphClkInitStruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;/* RTC 时钟源选择 LSE */
    if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }

    /* RTC clock enable */
    __HAL_RCC_RTC_ENABLE();
  /* USER CODE BEGIN RTC_MspInit 1 */

  /* USER CODE END RTC_MspInit 1 */
  }
}

2. main.c 代码

在 main.c 里面编写如下代码:

c 复制代码
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_TIM6_Init();
  MX_RTC_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    uart_debug_task();

    XL_TIME6_time_show();

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

我们在while(1)循环中调用 XL_TIME6_time_show()读取 RTC 的时间和日期,并输出到串口。

c 复制代码
void XL_TIME6_time_show(void)
{
    if (g_time_1s >= RTC_SHOW_PERIODIC_1S)
    {
        g_time_1s = g_time_1s -RTC_SHOW_PERIODIC_1S;

        RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
        HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
        printf("H:%d, M:%d, S:%d\r\n", sTime.Hours, sTime.Minutes, sTime.Seconds);

        RTC_DateTypeDef sDate = {0};
        HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
        printf("Y:%d, M:%d, W:%d, D:%d\r\n", sDate.Year, sDate.Month, sDate.WeekDay, sDate.Date);

    }
}

3.RTC 时间的设置

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void uart_debug_task(void)
{
    uint8_t len;
    static uint32_t once_flag = 0;
    uint8_t cmd_buf[64] = {0};
    uint32_t para_1 = 0;
    uint32_t para_2 = 0;
    uint32_t para_3 = 0;
    uint32_t ret = 0;

    if (0 == once_flag)
    {
        once_flag = 1;
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx1_buffer, RX1BUFFERSIZE); 
    }
    
    if (g_usart1_rx_sta & 0x8000)         /* 接收到了数据? */
    {
        if (1)//for debug
        {
            len = g_usart1_rx_sta & 0x3fff;  /* 得到此次接收到的数据长度 */
            printf("\r\nThe message you sent is:\r\n");
            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)g_usart1_rx_buf, len, 1000);    /* 发送接收到的数据 */
            while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_TC) != SET);           /* 等待发送结束 */
            printf("\r\n");             /* 插入换行 */
        }

        ret = sscanf((void*)g_usart1_rx_buf, "%s %d %d %d", cmd_buf, &para_1, &para_2, &para_3);
        if (1 <= ret)
        {
            printf("cmd:%s, ret:%d\r\n", cmd_buf, ret);

            uint8_t cmd_1[32] = "cmd_RTC_set";
            if (0 == strncmp((void*)cmd_1, (void*)cmd_buf, strlen((void*)cmd_1)))
            {
                uint32_t year;
                uint32_t Month;
                uint32_t WeekDay;
                uint32_t Date;
                uint32_t Hours;
                uint32_t Minutes;
                uint32_t Seconds;
                sscanf((void*)g_usart1_rx_buf, "%s %d %d %d %d %d %d %d", cmd_buf, &year, &Month, &WeekDay, &Date,  &Hours,  &Minutes,  &Seconds);

                XL_RTC_set_time( year, Month, WeekDay, Date, Hours, Minutes, Seconds);

                printf("XL_RTC_set_time success!!\r\n");
            }

            g_usart1_rx_sta = 0;
            memset((void*)g_usart1_rx_buf, 0, sizeof(g_usart1_rx_buf));

        }
        /* Clear the receiving cache */
        g_usart1_rx_sta = 0;
        memset((void*)g_usart1_rx_buf, 0, sizeof(g_usart1_rx_buf));
    }
    else
    {
    }
    
    return;
}

void XL_RTC_set_time(uint32_t year, uint32_t Month, uint32_t WeekDay, uint32_t Date, uint32_t Hours, uint32_t Minutes, uint32_t Seconds)
{

    RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
    sTime.Hours = Hours;
    sTime.Minutes = Minutes;
    sTime.Seconds = Seconds;
    HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);

    //#define RTC_WEEKDAY_SUNDAY             ((uint8_t)0x07)
    RTC_DateTypeDef sDate = {0};
    sDate.Year    = year;
    sDate.Month   = Month;
    sDate.WeekDay = WeekDay;
    sDate.Date    = Date;
    HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
}

27.4 下载验证

将程序下载到开发板后,串口每秒输出时间和日期,实际显示效果如图所示:

如果时间不正确,通过串口命令来设置。"cmd_RTC_set 25 1 6 11 13 29 10"代表的是2025年 1月 周六 11号,13点 29分 10秒:

27.5 STM32CubeMX

1.RTC初始化

最简单的配置,实现基本的RTC初始化,不涉及闹钟 唤醒等。主要是RTC时钟的使能,时钟分频的配置。有效时间和日期都是无效的。

27.6 源代码路径

git clone git@gitee.com:xiaoliangliangcong/stm32.git

STM32F407ZGT6/7.RTC

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