第十一章 RTC介绍及应用
1. RTC 简介
RTC(Real-Time Clock,实时时钟)是 STM32H750VBT6 中用于提供日历和时钟功能 的低功耗外设,即使主电源关闭,只要 VBAT (备份电源)供电,RTC 仍能持续运行,实现 年、月、日、时、分、秒 的精确计时。RTC 是嵌入式系统中实现 时间戳记录、定时唤醒、闹钟提醒 等功能的核心组件,广泛应用于数据记录仪、智能电表、工业控制器等需要时间信息的场景。
🔍 核心定位:
- RTC ≠ 系统滴答定时器 ,而是独立于 CPU 的"电子表"
- 支持 BCD 编码(Binary-Coded Decimal)存储时间
- 可由 LSE(32.768 kHz 晶体) 或 LSI(内部 RC) 驱动
- 支持 毫秒级时间戳捕获(配合 TAMP 或 TIMESTAMP 功能)
1.1 RTC 核心特性(STM32H750VBT6)
特性 | 参数 | 说明 | 应用场景 |
---|---|---|---|
时钟源 | LSE(32.768 kHz 外部晶振) LSI(~32 kHz 内部 RC) HSE 分频 | LSE 最精确(±20 ppm) | 工业级计时 |
日历功能 | 年(00--99)、月、日、星期、时、分、秒 | 自动润年处理 | 数据日志记录 |
闹钟(Alarm) | Alarm A / B | 可设置日+时+分+秒匹配 | 定时任务唤醒 |
周期性唤醒 | Wakeup Timer | 最高 17 位定时(秒级) | 低功耗轮询 |
时间戳(Timestamp) | 外部引脚触发 | 捕获事件发生时间 | 故障记录 |
入侵检测(TAMP) | TAMP1/2/3 引脚 | 防拆/防篡改检测 | 安全设备 |
备份寄存器 | 32 × 32-bit | 断电保存用户数据 | 配置/状态存储 |
低功耗 | Stop/Standby 模式下运行 | 电流 < 1 μA(LSE 驱动) | 电池供电设备 |
📌 STM32H750VBT6 专属优势:
- 双备份域 :RTC 和备份寄存器位于 D3 域,可独立关闭主电源
- 亚秒级时间戳 :支持 RTC_SUBR(Sub-second Register)实现毫秒精度
- 日历自动校准 :可通过 CALIBR 寄存器进行 ±488 ppm 校准
- 安全功能 :TAMP 事件可触发 RTC_TAMPCR.TAMPFREQ 频率检测
1.2 RTC 工作原理详解
1.2.1 时钟树结构
PREDIV_S = 127 PREDIV_A = 255 时钟源 预分频器 1 Hz 时钟 用于亚秒计数 日历计数器 亚秒寄存器
-
关键公式:
f<sub>RTC</sub> = f<sub>clk</sub> / ((PREDIV_A + 1) × (PREDIV_S + 1))
- 默认配置:
PREDIV_A = 255
,PREDIV_S = 127
→f<sub>RTC</sub> = 32768 / (256 × 128) = 1 Hz
-
BCD 编码示例:
- 时间:14:35:27
RTC_TR = 0x143527
(BCD 格式)- 二进制:
0001 0100 0011 0101 0010 0111
1.2.2 闰年处理
- RTC 自动处理闰年(2024、2028 等)
- 2 月 29 日自动识别,无需软件干预
- 世纪位由软件维护(STM32 不支持 2100 年自动修正)
1.2.3 亚秒与时间戳
-
SUBR 寄存器:
- 递减计数器,从
PREDIV_S
到 0 - 当秒更新时,
SUBR
被重载 - 毫秒计算 :
ms = ((PREDIV_S + 1) - SUBR) × (1000 / (PREDIV_S + 1))
示例:PREDIV_S=127 → ms = (128 - SUBR) × 7.8125
- 递减计数器,从
-
时间戳捕获:
- 上升沿触发
RTC_TS
引脚 - 自动锁存
RTC_TR
和RTC_DR
- 可通过
RTC_SR.TSF
标志读取
- 上升沿触发
1.3 关键寄存器操作
1.3.1 RTC 主要寄存器
寄存器 | 功能 | 说明 |
---|---|---|
TR | Time Register | H[22:16], M[15:8], S[7:0], PM |
DR | Date Register | YT[31:28], UT[27:24], DU[23:20], MT[19:16], MU[15:12], WDU[10:8], YT[7:4], UT[3:0] |
CR | Control Register | 允许写保护、中断使能 |
ISR | Status Register | INITS, RSF, INITF, ALRAWF |
PRER | Prescaler Register | PREDIV_S, PREDIV_A |
ALRMxR | Alarm Register | 设置闹钟时间 |
WUTR | Wakeup Timer Register | 唤醒计数值 |
TAMPCR | Tamper Control | 入侵检测配置 |
1.3.2 RTC 初始化流程(寄存器级)
c
// 1. 使能备份域访问
PWR->CR1 |= PWR_CR1_DBP;
while (!(PWR->CR1 & PWR_CR1_DBP)); // 等待就绪
// 2. 选择 LSE 作为 RTC 时钟源
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON; // 启动 LSE
while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY)); // 等待稳定
RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_RTCSEL; // 清除选择
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_0; // 01 = LSE
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN; // 使能 RTC
// 3. 进入初始化模式
RTC->WPR = 0xCA; // 解锁写保护
RTC->WPR = 0x53;
RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT; // 进入初始化模式
while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF)); // 等待进入
// 4. 配置预分频器(1 Hz)
RTC->PRER = (255 << 16) | 127; // PREDIV_A=255, PREDIV_S=127
// 5. 设置初始时间(12:00:00)
RTC->TR = 0x120000; // BCD: 12:00:00
RTC->DR = 0x2401015 << 0; // 2024年1月1日,星期一
// 6. 退出初始化模式
RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;
while (RTC->ISR & RTC_ISR_INIT); // 等待退出
// 7. 锁定写保护
RTC->WPR = 0xFF;
1.3.3 HAL 库简化操作
c
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
sTime.Hours = 12;
sTime.Minutes = 0;
sTime.Seconds = 0;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
sDate.Date = 1;
sDate.Year = 24;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
2. RTC使用示例-STM32IDE
2.1 STM32Cube配置



2.2 用户代码
c
#include "rtc.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>
RTC_HandleTypeDef hrtc;
/* 月修正数据表 */
uint8_t const table_week[12] = {0, 3, 3, 6, 1, 4, 6, 2, 5, 0, 3, 5};
// 写入后备域SRAM
void rtc_write_bkr(uint32_t bkrx, uint32_t data)
{
HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 使能后备寄存器访问
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, bkrx, data); // 写入数据
}
// 读取后备域SRAM
uint32_t rtc_read_bkr(uint32_t bkrx)
{
uint32_t data;
data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, bkrx); // 读取数据
return data;
}
// 设置时间
void rtc_set_time(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec, uint8_t ampm)
{
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
sTime.Hours = hour;
sTime.Minutes = min;
sTime.Seconds = sec;
sTime.TimeFormat = ampm;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
// 设置日期
void rtc_set_date(uint8_t year, uint8_t month, uint8_t date, uint8_t week)
{
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
sDate.Year = year;
sDate.Month = month;
sDate.Date = date;
sDate.WeekDay = week;
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* RTC init function */
uint8_t MX_RTC_Init(void)
{
uint16_t bkp_flag = 0; // 检查是不是第一次配置时钟
// RTC 初始化
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24; // 24小时制
hrtc.Init.AsynchPrediv = 0x7F; // 异步分频系数
hrtc.Init.SynchPrediv = 0xFF; // 同步分频系数
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE; // 不输出信号
hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH; // 输出极性
hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN; // 输出类型
hrtc.Init.OutPutRemap = RTC_OUTPUT_REMAP_NONE;
bkp_flag = rtc_read_bkr(0); // 读取后备寄存器0的值
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
return 1;
}
if((bkp_flag != 0x5050) && (bkp_flag != 0x5051))
{
// 第一次配置RTC,手动设置初值
rtc_set_time(12, 12, 12, RTC_HOURFORMAT12_AM); // 设置时间 上午12:12:12
rtc_set_date(23, 3, 1, 3); // 设置日期 2023年3月1日 星期三
}
return 0;
}
/**
* @brief RTC底层驱动,时钟配置
* @param hrtc:RTC句柄
* @note 此函数会被HAL_RTC_Init()调用
* @retval 无
*/
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* hrtc)
{
uint16_t retry = 200;
RCC_OscInitTypeDef rcc_osc_init;
RCC_PeriphCLKInitTypeDef rcc_periphclk_init;
__HAL_RCC_RTC_CLK_ENABLE(); /* 使能RTC时钟 */
HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); /* 取消备份区域写保护 */
__HAL_RCC_RTC_ENABLE(); /* RTC时钟使能 */
/* 使用寄存器的方式去检测LSE是否可以正常工作 */
RCC->BDCR |= 1 << 0; /* 开启外部低速振荡器LSE */
while (retry && ((RCC->BDCR & 0X02) == 0)) /* 等待LSE准备好 */
{
retry--;
HAL_Delay(5);
}
if (retry == 0) /* LSE起振失败,使用LSI */
{
rcc_osc_init.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI; /* 选择要配置的振荡器 */
rcc_osc_init.LSEState = RCC_LSI_ON; /* LSI状态:开启 */
rcc_osc_init.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE; /* PLL无配置 */
HAL_RCC_OscConfig(&rcc_osc_init); /* 配置设置的rcc_oscinitstruct */
rcc_periphclk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC; /* 选择要配置的外设 RTC */
rcc_periphclk_init.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSI; /* RTC时钟源选择 LSI */
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&rcc_periphclk_init); /* 配置设置的rcc_periphClkInitStruct */
rtc_write_bkr(0, 0X5051);
}
else
{
rcc_osc_init.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE; /* 选择要配置的振荡器 */
rcc_osc_init.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE; /* PLL不配置 */
rcc_osc_init.LSEState = RCC_LSE_ON; /* LSE状态:开启 */
HAL_RCC_OscConfig(&rcc_osc_init); /* 配置设置的rcc_oscinitstruct */
rcc_periphclk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC; /* 选择要配置外设 RTC */
rcc_periphclk_init.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE; /* RTC时钟源为LSE */
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&rcc_periphclk_init); /* 配置设置的rcc_periphclkinitstruct */
rtc_write_bkr(0, 0X5050);
}
}
void HAL_RTC_MspDeInit(RTC_HandleTypeDef* rtcHandle)
{
if(rtcHandle->Instance==RTC)
{
/* USER CODE BEGIN RTC_MspDeInit 0 */
/* USER CODE END RTC_MspDeInit 0 */
/* Peripheral clock disable */
__HAL_RCC_RTC_DISABLE();
/* RTC interrupt Deinit */
HAL_NVIC_DisableIRQ(RTC_WKUP_IRQn);
HAL_NVIC_DisableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
/* USER CODE BEGIN RTC_MspDeInit 1 */
/* USER CODE END RTC_MspDeInit 1 */
}
}
// 获取RTC时间
void rtc_get_time(uint8_t* hour, uint8_t* min, uint8_t* sec, uint8_t* ampm)
{
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
*hour = sTime.Hours;
*min = sTime.Minutes;
*sec = sTime.Seconds;
*ampm = sTime.TimeFormat;
}
// 获取RTC日期
void rtc_get_date(uint8_t* year, uint8_t* month, uint8_t* date, uint8_t* week)
{
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
*year = sDate.Year;
*month = sDate.Month;
*date = sDate.Date;
*week = sDate.WeekDay;
}
/**
* @breif 获得现在是星期几, 输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)
* @param year,month,day:公历年月日
* @retval 星期号(1~7,代表周1~周日)
*/
uint8_t rtc_get_week(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day)
{
uint16_t temp2;
uint8_t yearH, yearL;
yearH = year / 100;
yearL = year % 100;
/* 如果为21世纪,年份数加100 */
if (yearH > 19)yearL += 100;
/* 所过闰年数只算1900年之后的 */
temp2 = yearL + yearL / 4;
temp2 = temp2 % 7;
temp2 = temp2 + day + table_week[month - 1];
if (yearL % 4 == 0 && month < 3)temp2--;
temp2 %= 7;
if (temp2 == 0)temp2 = 7;
return temp2;
}
/**
* @breif 设置闹钟时间(按星期闹铃,24小时制)
* @param week : 星期几(1~7)
* @param hour,min,sec: 小时,分钟,秒钟
* @retval 无
*/
void rtc_set_alarma(uint8_t week, uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec)
{
RTC_AlarmTypeDef rtc_alarm;
rtc_alarm.AlarmTime.Hours = hour; /* 小时 */
rtc_alarm.AlarmTime.Minutes = min; /* 分钟 */
rtc_alarm.AlarmTime.Seconds = sec; /* 秒 */
rtc_alarm.AlarmTime.SubSeconds = 0;
rtc_alarm.AlarmTime.TimeFormat = RTC_HOURFORMAT12_AM;
rtc_alarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE; /* 精确匹配星期,时分秒 */
rtc_alarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE;
rtc_alarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_WEEKDAY; /* 按星期 */
rtc_alarm.AlarmDateWeekDay = week; /* 星期 */
rtc_alarm.Alarm = RTC_ALARM_A; /* 闹钟A */
HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &rtc_alarm, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn, 1, 2); /* 抢占优先级1,子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
}
/**
* @breif 周期性唤醒定时器设置
* @param wksel
* @arg RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16 ((uint32_t)0x00000000)
* @arg RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV8 ((uint32_t)0x00000001)
* @arg RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV4 ((uint32_t)0x00000002)
* @arg RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV2 ((uint32_t)0x00000003)
* @arg RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS ((uint32_t)0x00000004)
* @arg RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_17BITS ((uint32_t)0x00000006)
* @note 000,RTC/16;001,RTC/8;010,RTC/4;011,RTC/2;
* @note 注意:RTC就是RTC的时钟频率,即RTCCLK!
* @param cnt: 自动重装载值.减到0,产生中断.
* @retval 无
*/
void rtc_set_wakeup(uint8_t wksel, uint16_t cnt)
{
__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_WUTF); /* 清除RTC WAKE UP的标志 */
HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, cnt, wksel); /* 设置重装载值和时钟 */
HAL_NVIC_SetPriority(RTC_WKUP_IRQn, 2, 2); /* 抢占优先级2,子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_WKUP_IRQn);
}
/**
* @brief This function handles RTC alarms (A and B) interrupt through EXTI line 17.
*/
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{
HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&hrtc);
}
void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
printf("AlarmA Wakeup\r\n");
}
/**
* @brief This function handles RTC wake-up interrupt through EXTI line 19.
*/
void RTC_WKUP_IRQHandler(void)
{
HAL_RTCEx_WakeUpTimerIRQHandler(&hrtc);
}
void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_Port, LED_RED_Pin);
printf("Wakeup\r\n");
}
c
#include "main.h"
#include "rtc.h"
#include "bsp_init.h"
#include "stdio.h" // For printf function
void SystemClock_Config(void);
static void MPU_Config(void);
int main(void)
{
uint8_t hour, min, sec, ampm;
uint8_t year, month, date, week;
uint8_t i = 0;
MPU_Config();
HAL_Init();
SystemClock_Config();
bsp_init();
MX_RTC_Init();
rtc_set_wakeup(RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS, 0); // 每隔1秒钟唤醒一次
rtc_set_time(12, 12, 12, RTC_HOURFORMAT12_AM); // 设置时间 上午12:12:12
rtc_set_date(23, 3, 1, 3); // 设置日期 2023年3月1日 星期三
rtc_set_alarma(3, 12, 12, 50); // 设置闹钟 星期三 12:12:50
while (1)
{
i++;
if((i % 10) == 0)
{
rtc_get_time(&hour, &min, &sec, &m);
printf("Time: %02d:%02d:%02d %s, ", hour, min, sec, (ampm == RTC_HOURFORMAT12_AM) ? "AM" : "PM");
rtc_get_date(&year, &month, &date, &week);
printf("Date: 20%02d-%02d-%02d, Weekday: %d\r\n", year, month, date, week);
}
HAL_Delay(100);
}
}
/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
/** Supply configuration update enable
*/
HAL_PWREx_ConfigSupply(PWR_LDO_SUPPLY);
/** Configure the main internal regulator output voltage
*/
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE0);
while(!__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOSRDY)) {}
/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 240;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = 2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = 2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLRGE = RCC_PLL1VCIRANGE_2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLVCOSEL = RCC_PLL1VCOWIDE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLFRACN = 0;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2
|RCC_CLOCKTYPE_D3PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_D1PCLK1;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB3CLKDivider = RCC_APB3_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_APB1_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_APB2_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB4CLKDivider = RCC_APB4_DIV2;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* USER CODE END 4 */
/* MPU Configuration */
void MPU_Config(void)
{
MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct = {0};
/* Disables the MPU */
HAL_MPU_Disable();
/** Initializes and configures the Region and the memory to be protected
*/
MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;
MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x0;
MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_4GB;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x87;
MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_NO_ACCESS;
MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_DISABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
/* Enables the MPU */
HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}
/**
* @brief This function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
* @brief Reports the name of the source file and the source line number
* where the assert_param error has occurred.
* @param file: pointer to the source file name
* @param line: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
3. RTC相关函数总结(HAL库)
3.1 初始化与配置
-
核心配置流程(五步关键操作):
- 使能时钟(PWR + RTC + LSE/LSI)
- 配置备份域访问
- 选择时钟源(LSE/LSI/HSE)
- 初始化RTC参数
- 配置NVIC中断
-
HAL_RTC_Init(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
基础配置示例(LSE 32.768kHz):c// 1. 使能电源和备份域时钟 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 使能备份域访问 // 2. 配置LSE时钟源 RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE; RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON; HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct); // 3. 配置RTC时钟源 __HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_LSE); __HAL_RCC_RTC_ENABLE(); // 4. 初始化RTC hrtc.Instance = RTC; hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24; // 24小时制 hrtc.Init.AsynchPrediv = 127; // 异步预分频 (128分频) hrtc.Init.SynchPrediv = 255; // 同步预分频 (256分频) hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE; // 禁用输出 hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH; hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN; HAL_RTC_Init(&hrtc);
-
RTC_InitTypeDef
结构体成员说明:成员 说明 有效值 H750特殊说明 HourFormat
时间格式 RTC_HOURFORMAT_12
,RTC_HOURFORMAT_24
推荐24小时制 AsynchPrediv
异步预分频 0-0x7F LSE/LSI频率-1
SynchPrediv
同步预分频 0-0xFFFF RTCCLK/(Asynch+1)-1
OutPut
输出使能 RTC_OUTPUT_ENABLE
,RTC_OUTPUT_DISABLE
可输出秒脉冲 OutPutPolarity
输出极性 RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH
,LOW
OutPutType
输出类型 RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN
,PUSHPULL
开漏需上拉 -
时钟源选择与配置:
时钟源 频率 精度 配置方法 LSE 32.768kHz ±20ppm RCC_RTCCLKSOURCE_LSE
LSI 32kHz ±5000ppm RCC_RTCCLKSOURCE_LSI
HSE 1-25MHz ±25ppm RCC_RTCCLKSOURCE_HSE
(分频后) -
预分频值计算公式(核心!):
cAsynchPrediv = RTCCLK / (1Hz × (SynchPrediv+1)) - 1
H750典型配置(LSE=32.768kHz):
cAsynchPrediv = 127 → 32768 / 128 = 256Hz SynchPrediv = 255 → 256 / 256 = 1Hz (精确秒脉冲)
3.2 时间与闹钟配置
-
时间配置函数:
c// 设置当前时间 RTC_TimeTypeDef sTime = {0}; sTime.Hours = 14; sTime.Minutes = 30; sTime.Seconds = 0; sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE; sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET; HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); // 设置当前日期 RTC_DateTypeDef sDate = {0}; sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY; sDate.Month = RTC_MONTH_JULY; sDate.Date = 25; sDate.Year = 24; // 2024年 HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
-
闹钟配置函数:
c// 配置闹钟A(每分钟触发) RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0}; sAlarm.AlarmTime.Seconds = 0; sAlarm.AlarmTime.Minutes = RTC_ALARMMASK_ALL; // 每分钟 sAlarm.AlarmTime.Hours = RTC_ALARMMASK_ALL; sAlarm.AlarmTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE; sAlarm.AlarmTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET; sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE; sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE; sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A; sAlarm.AlarmTime.TimeFormat = RTC_HOURFORMAT12_AM; sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE; sAlarm.AlarmDateWeekDay = 1; HAL_RTC_SetAlarm(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN); // 启动闹钟中断 HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);
-
时间格式说明:
格式 说明 示例 应用场景 RTC_FORMAT_BIN
二进制 Hours=14
推荐使用 RTC_FORMAT_BCD
BCD码 Hours=0x14
兼容旧系统 -
闹钟掩码控制:
掩码宏 效果 典型应用 RTC_ALARMMASK_NONE
秒/分/时/日都匹配 精确时间触发 RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY
仅时/分/秒匹配 每天同一时间 RTC_ALARMMASK_HOURS
仅分/秒匹配 每小时整点 RTC_ALARMMASK_ALL
仅秒匹配 每分钟触发
3.3 RTC操作核心函数
-
基础控制函数:
函数 原型 功能 应用场景 HAL_RTC_GetTime()
(hrtc, *sTime, Format)
读取当前时间 显示时间 HAL_RTC_GetDate()
(hrtc, *sDate, Format)
读取当前日期 日历功能 HAL_RTC_SetTime()
(hrtc, *sTime, Format)
设置时间 时间同步 HAL_RTC_SetDate()
(hrtc, *sDate, Format)
设置日期 HAL_RTC_WaitForSynchro()
(hrtc)
等待同步 初始化后调用 HAL_RTCEx_BKUPWrite()
(hrtc, No, Data)
写备份寄存器 保存状态 HAL_RTCEx_BKUPRead()
(hrtc, No)
读备份寄存器 恢复状态 -
备份寄存器操作(H750有32个):
c// 写备份寄存器 HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x1234); // 读备份寄存器 uint32_t data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1); // 保存复位原因 if (__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_PINRST)) { HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR0, 1); }
-
日历同步处理:
c// 读取时间前等待同步 HAL_RTC_WaitForSynchro(&hrtc); RTC_TimeTypeDef sTime = {0}; RTC_DateTypeDef sDate = {0}; HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
3.4 高级功能与特性
-
唤醒定时器(Wake-up Timer):
c// 配置周期性唤醒(每4秒) HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer(&hrtc, 4-1, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16); // 启动唤醒中断 HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 4-1, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16); // 唤醒回调 void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc) { sensor_sampling(); // 唤醒后执行采样 }
-
时间戳功能:
c// 使能时间戳 HAL_RTCEx_SetTimeStamp(&hrtc, RTC_TIMESTAMPEDGE_RISING, RTC_TIMESTAMPPIN_DEFAULT); // 读取时间戳 RTC_TimeTypeDef sTimeStampTime = {0}; RTC_DateTypeDef sTimeStampDate = {0}; HAL_RTCEx_GetTimeStamp(&hrtc, &sTimeStampTime, &sTimeStampDate, RTC_FORMAT_BIN);
-
日历亚秒处理:
c// 读取亚秒值(用于高精度时间戳) uint32_t subsecond = READ_REG(hrtc->Instance->SSR) & RTC_SSR_SS; uint32_t fraction = (hrtc->Init.SynchPrediv - subsecond);
-
低功耗模式唤醒:
c// STOP2模式下RTC唤醒 HAL_PWREx_EnableInternalWakeUpLine(); HAL_SuspendTick(); HAL_PWR_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI); // 唤醒后恢复 SystemClock_Config(); HAL_ResumeTick();
3.5 使用示例(完整流程)
3.5.1 示例1:RTC初始化与闹钟配置
c
RTC_HandleTypeDef hrtc = {0};
void RTC_Config(void)
{
// 1. 使能PWR时钟并开启备份域访问
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
// 2. 配置LSE时钟
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
// 3. 配置RTC时钟源
__HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_LSE);
__HAL_RCC_RTC_ENABLE();
// 4. 初始化RTC
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
hrtc.Init.AsynchPrediv = 127; // 32768/128=256Hz
hrtc.Init.SynchPrediv = 255; // 256/256=1Hz
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) {
Error_Handler();
}
// 5. 等待日历同步
HAL_RTC_WaitForSynchro(&hrtc);
// 6. 设置初始时间
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
sTime.Hours = 0;
sTime.Minutes = 0;
sTime.Seconds = 0;
HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
sDate.Date = 1;
sDate.Year = 24;
HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
// 7. 配置闹钟(每分钟触发)
RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0};
sAlarm.AlarmTime.Seconds = 0;
sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_HOURS | RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY;
sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;
HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);
// 8. 配置NVIC
HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn, 1, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
}
// 闹钟中断服务函数
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{
HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&hrtc);
}
// 闹钟回调函数
void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
static uint8_t minute_count = 0;
minute_count++;
// 每10分钟记录一次
if(minute_count >= 10) {
log_data_to_sdcard();
minute_count = 0;
}
}
3.5.2 示例2:备份寄存器保存运行状态
c
// 定义状态枚举
typedef enum {
STATE_INIT = 0,
STATE_RUNNING = 1,
STATE_STOPPED = 2
} SystemState;
void Save_System_State(SystemState state)
{
// 写入备份寄存器
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR0, (uint32_t)state);
// 保存运行时间(小时)
uint32_t runtime = get_total_runtime_hours();
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, runtime);
}
SystemState Read_System_State(void)
{
return (SystemState)HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);
}
// 系统启动时检查状态
void System_Init(void)
{
SystemState last_state = Read_System_State();
switch(last_state) {
case STATE_RUNNING:
// 上次异常关机,执行恢复程序
recovery_procedure();
break;
case STATE_STOPPED:
// 正常关机,继续启动
break;
default:
// 首次启动
factory_reset();
break;
}
// 更新状态为运行中
Save_System_State(STATE_RUNNING);
}
4. 关键注意事项
- 备份域访问权限:
-
必须 调用
HAL_PWR_EnableBkUpAccess()
-
否则所有RTC配置将失败(返回
HAL_ERROR
) -
错误示例:
c// 忘记使能备份域访问 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); // ... 直接调用HAL_RTC_Init() → 失败!
- 时钟源稳定性:
-
LSE启动时间:典型500ms,需等待稳定
c// 检查LSE是否就绪 while(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) { HAL_Delay(10); }
-
LSI精度问题:±5000ppm → 每天误差±432秒
-
HSE分频配置:
c// HSE分频后作为RTC时钟 __HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_HSE_DIV32);
- 低功耗模式陷阱:
模式 | RTC行为 | H750特殊处理 |
---|---|---|
RUN | 正常工作 | |
SLEEP | 继续运行 | |
STOP0 | 继续运行 | 需保持VDD/VBAT |
STOP1/2 | 继续运行 | 可唤醒系统 |
STANDBY | 继续运行 | 主要唤醒源 |
- 初始化同步要求:
-
必须 调用
HAL_RTC_WaitForSynchro()
-
否则读取的时间可能不准确
-
执行时机:
cHAL_RTC_Init(&hrtc); HAL_RTC_WaitForSynchro(&hrtc); // 立即调用 HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); // 再设置时间
- 备份寄存器限制:
- H750提供32个32位备份寄存器(RTC_BKP_DR0-DR31)
- 仅
RTC_BKP_DR0
可被侵入检测清除 - 推荐用途:
- DR0-DR5:系统状态/运行时间
- DR6-DR10:校准参数
- DR11-DR15:故障记录
4.1 H750特有优化技巧
场景 | 解决方案 | 优势 | 实现要点 |
---|---|---|---|
高精度时间戳 | 亚秒+毫秒计数 | 微秒级精度 | SSR + DWT_CYCCNT |
电池供电优化 | STOP2 + RTC唤醒 | 功耗<10μA | HAL_PWR_EnterSTOP2Mode() |
时间同步 | NTP + RTC备份 | 掉电不丢时间 | HAL_RTC_SetTime() 定期校准 |
安全启动 | 备份寄存器防篡改 | 防止非法修改 | RTC_BKP_DR0 存储哈希值 |
避坑指南:
- H750时钟树特殊性:
- RTC时钟源选择通过
RCC->BDCR
寄存器- 一旦选择不能更改(除非系统复位)
- 亚秒计算陷阱:
c// 正确的亚秒计算(从0到1秒) uint32_t subsecond = hrtc.Init.SynchPrediv - READ_REG(RTC->SSR); float seconds = sTime.Seconds + ((float)subsecond / (hrtc.Init.SynchPrediv + 1));
- 闹钟中断优先级:
- 闹钟中断(RTC_Alarm_IRQn)优先级必须高于SysTick
- 否则在中断中调用
HAL_Delay()
会导致死锁
- 备份电源设计:
- VBAT引脚必须接3V锂电池 或超级电容
- 电源纹波 < 50mV,否则可能导致RTC复位
- 多实例竞争:
同一时间只能有一个RTC操作
在RTOS中使用互斥锁:
cosMutexWait(rtc_mutex, osWaitForever); HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); osMutexRelease(rtc_mutex);
4.2 RTC工作模式对比
c
┌───────────────┬───────────────┬───────────────┬───────────────┐
│ 功能 │ LSE模式 │ LSI模式 │ HSE模式 │
├───────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────┤
│ 精度 │ ±20ppm │ ±5000ppm │ ±25ppm │
│ 启动时间 │ 500ms │ 10ms │ 100ms │
│ 功耗 │ 1μA │ 3μA │ 10μA │
│ 外部元件 │ 32.768kHz晶振 │ 无 │ 高速晶振 │
│ 场景 │ 高精度计时 │ 快速启动 │ 高频源利用 │
└───────────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────┘
文中代码下载:https://github.com/hazy1k/STM32H7-Quick-Start-Guide-CubeIDE/tree/main/2.code