STM32学习——RTC实时时钟（BKP与RTC外设）

我要昵称干什么2025-02-27 15:35

RTC实时时钟

RTC实时时钟

想记录或读取日期和事件，就可以通过操作RTC实现

RTC与BKP和PWR经常同时出现

一般情况下，VBTA是电池供电口，需要接备用电池

在BKP备份寄存器写入两个数据，然后再读出之后显示，BKP的数据，需要VBAT的引脚接上备用电池来维持，才能保证断电不丢失。如果接了备用电池，BKP可以完成一些主电源掉电时，保存少量数据的任务

Unix时间戳

BKP和RTC外设结构

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

优点：

1：简化硬件电路，在设计硬件电路的时候，直接用一个很大的秒寄存器来实现，不需要考虑进位

2：来进行一些时间间隔的计算时，非常方便

STM32中的RTC，核心的计时部分是一个32位可编程计数器

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

时间戳函数

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

秒计数器数据类型：数据类型名为time_t

日期时间数据类型：类型名为struct tm

字符串数据类型：类型名为char*，就是char型数据的指针，用来指向一个表示时间的字符串

函数 作用
time_t time(time_t*); 获取系统时钟
struct tm* gmtime(const time_t*); 秒计数器转换为日期时间（格林尼治时间）
struct tm* localtime(const time_t*); 秒计数器转换为日期时间（当地时间）
time_t mktime(struct tm*); 日期时间转换为秒计数器（当地时间）
char* ctime(const time_t*); 秒计数器转换为字符串（默认格式）
char* asctime(const struct tm*); 日期时间转换为字符串（默认格式）
size_t strftime(char*, size_t, const char*, const struct tm*); 日期时间转换为字符串（自定义格式）

BKP与RTC外设

BKP简介

BKP（Backup Registers）备份寄存器

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

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（中容量和小容量）/ 84字节（大容量和互联型）

BKP基本结构

橙色部分可以被称为后备区域，当VDD主电源掉电时，后备区域仍然可以由VBAT的备用电池供电，当VDD主电源上电时，后备区域供电会由VBAT切换到VDD

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

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（通常为8MHz/128）

LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）

LSI振荡器时钟（40KHz）

RTC框图


RTC基本结构

在程序中，配置数据选择器，可以选择始终来源；配置重装寄存器，可以选择分频系数；配置32位计数器，可以进行日期时间的读写，需要闹钟的话，配置32位闹钟值即可，需要中断的话，先允许中断，再配置NVIC，最后写对应的中断函数即可

配合RTC的外部硬件电路

主要需要电池和外部低速晶振


RTC操作注意事项

执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问：

  1. 设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN，使能PWR和BKP时钟
  2. 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

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

读写BKP与RTC

BKP代码配置步骤

第一步：开启PWR和BKP的时钟

第二步：使用PWR的一个函数，使能对BKP和RTC的访问

BKP相关库函数

void BKP_DeInit(void);

可以让BKP的数据都变成0

void BKP_TamperPinLevelConfig(uint16_t BKP_TamperPinLevel);

void BKP_TamperPinCmd(FunctionalState NewState);

用于配置TAMPER的侵入检测功能

void BKP_ITConfig(FunctionalState NewState);

中断配置，是否开启中断

void BKP_RTCOutputConfig(uint16_t BKP_RTCOutputSource);

时钟输出功能的配置，可以选择在RTC引脚上输出时钟信号，输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲

void BKP_SetRTCCalibrationValue(uint8_t CalibrationValue);

设置RTC校准值，写入RTC校准寄存器

void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);

写备份寄存器，第一个参数指定要写在哪个DR里，第二个参数指定要写入的数据，是16位的整型数据

uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);

读备份寄存器，参数指定要读哪个DR，返回值就是DR里存的值

void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState);

备份寄存器访问使能，设置PWR_CR寄存器里的DBP位

RTC初始化流程

第一步：在使用RTC外设之前，执行注意事项第一点，开启PWR和BKP的时钟，使能BKP和RTC的访问

第二步：启动RTC的时钟，使用LSE作为系统时钟，要使用RCC模块里的函数，开启LSE的时钟

第三步：配置RTCCLK这个数据选择器，指定LSE为RTCCLK，这一步函数也在RTC模块里面

第四步：调用两个等待的函数，等待同步，等待上一次操作完成

第五步：配置预分频器，给PRL重装寄存器一个合适的分频值，以确保输出给计数器的频率是1Hz

第六步：配置CNT的值，给RTC一个初始时间，需要闹钟的话可以配置闹钟值，需要中断可以配置中断

RCC相关库函数

void RCC_LSEConfig(uint8_t RCC_LSE);

配置LSE外设低速时钟

void RCC_LSICmd(FunctionalState NewState);

配置LSI内部低速时钟

void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t RCC_RTCCLKSource);

RTCCLK配置，用来选择RTCCLK的时钟源，实际上就是配置数据选择器

void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);

启动RTCCLK

FlagStatus RCC_GetFlagStatus(uint8_t RCC_FLAG);

获取标志位，等待RCC有个标志位LSERDY置1之后，时钟才算启动完成，工作稳定

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);

配置中断输出

void RTC_EnterConfigMode(void);

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CNT计数器的值

void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);

写入预分频器，会写入到预分频器的PRL重装寄存器中，用来配置预分频器的分频系数

void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);

写入闹钟值

uint32_t RTC_GetDivider(void);

读取预分频器中的DIV余数寄存器

void RTC_WaitForLastTask(void);

等待上次操作完成

void RTC_WaitForSynchro(void);

等待同步

代码示例

读写BKP

代码文件：main.c

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;

//定义两个数组，一个写入，一个读出
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:");
	//BKP的初始化
	//第一步：开启PWR和BKP的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
	//第二步：使能对BKP和RTC的访问
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	while(1)
	{
		//按下按键，变更一下数据，再写入到BKP中
		KeyNum=Key_GetNum();
		
		if(KeyNum==1)
		{
			ArrayWrite[0]++;
			ArrayWrite[1]++;
			
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,ArrayWrite[0]);
			BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2,ArrayWrite[1]);
			
			OLED_ShowHexNum(1,3,ArrayWrite[0],4);
			OLED_ShowHexNum(1,8,ArrayWrite[1],4);
		}
		//读取数据
		ArrayRead[0]=BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);
		ArrayRead[1]=BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
		
		OLED_ShowHexNum(2,3,ArrayRead[0],4);
		OLED_ShowHexNum(2,8,ArrayRead[1],4);
	}
}

实时时钟

代码文件：MyRTC.c

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <time.h>

//在写C语言程序中，十进制前面不要补0，比如01，09
uint16_t MyRTC_Time[]={2023,1,1,23,59,55};

void MyRTC_SetTime(void);

void MyRTC_Init(void)
{
	//第一步：开启PWR和BKP的时钟，使能BKP和RTC的访问
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
	
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	
	if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1)!=0xA5A5)
	{
		//第二步：开启LSE时钟，并等待LSE时钟启动完成
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
		//等待LSE启动完成
		while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY)!=SET);
		
		//第三步：选择RTCCLK时钟源
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
		
		//调用等待的函数，一个是等待同步，一个是等待上一次写入操作完成
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
		
		//配置预分频器
		RTC_SetPrescaler(32768-1);
		RTC_WaitForLastTask();
		
		//设置初始时间,给32位的秒计数器
		RTC_SetCounter(1672588795);
		RTC_WaitForLastTask();
		
		MyRTC_SetTime();
		
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0xA5A5);
	}
	else
	{
		RTC_WaitForSynchro();
		RTC_WaitForLastTask();
	}

}

//写两个函数，一个是设置时间，一个是读取时间
void MyRTC_SetTime(void)
{
	//第一步：把数组指定的时间，填充到struct tm结构体里
	//第二步：使用mktime函数，得到秒数
	//第三步：将秒数写道RTC的CNT中
	//将数组的时间转换为秒数，写入到CNT中
	time_t time_cnt;
	struct tm time_date;
	
	time_date.tm_year=MyRTC_Time[0]-1900;
	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];
	//日期时间到秒数的转换
	time_cnt=mktime(&time_date)-8*60*60;
	
	RTC_SetCounter(time_cnt);
	//写入寄存器后，需要等待操作完成
	RTC_WaitForLastTask();
}

void MyRTC_ReadTime(void)
{
	//第一步：读取CNT的秒数
	time_t time_cnt;
	struct tm time_date;
	
	time_cnt=RTC_GetCounter()+8*60*60;
	
	time_date=*localtime(&time_cnt);
	//第三步：把time_date的时间，转移到数组里面
	MyRTC_Time[0]=time_date.tm_year+1900;
	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;
}

main.c

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#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();
		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);
		OLED_ShowNum(4,6,RTC_GetDivider(),10);
	}
}
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