单片机 STM32F103 RTC（实时时钟）的配置和使用

在 STM32F103 单片机上基于 RT-Thread 使用 RTC（实时时钟）的配置介绍。

1. 配置 RTC 驱动

在 RT-Thread 中启用 RTC 主要分两步：打开驱动框架 和在板级支持包中使能。

• 第一步：通过 menuconfig 开启驱动
  • 进入图形化配置界面，配置开启RTC
• 第二步：确保 STM32 的 HAL 库配置正确
  • 打开 stm32f1xx_hal_conf.h 文件，确保 HAL_RTC_MODULE_ENABLED 已经被定义，以启用 RTC 的 HAL 驱动。

2. 检查硬件初始化

RTC 属于 STM32 的备份域，需要特殊的电源管理和时钟配置。如果这部分没配好，RTC 会无法正常工作。

• 备份域访问权限：在写入 RTC 寄存器前，必须使能电源时钟和备份时钟，并取消备份域写保护。
• 时钟源选择 ：F103 的 RTC 通常使用**外部低速晶振（LSE，32.768kHz）**来保证走时精度和低功耗。确保 stm32f1xx_hal_msp.c 中的 HAL_RTC_MspInit() 函数已经正确配置了 LSE 时钟。
• 备用寄存器标志 ：为了避免每次复位都重新初始化 RTC，驱动通常会使用备份寄存器（如 BKP_DR1）来存储初始化标志。检查 drv_rtc.c 中是否有类似读写备份寄存器的代码。

//系统时钟配置
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
                              |RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC|RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

stm32f1xx_hal_msp.c 中的 HAL_RTC_MspInit() 函数如下，此函数可以屏蔽掉，不配置，在rt-thread 的 drv_rtc.c 驱动文件中，会有相关的配置，具体可查看rt_rtc_config 函数。函数如下：

/**
* @brief RTC MSP Initialization
* This function configures the hardware resources used in this example
* @param hrtc: RTC handle pointer
* @retval None
*/
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* hrtc)
{
 if(hrtc->Instance==RTC)
 {
 /* USER CODE BEGIN RTC_MspInit 0 */

 /* USER CODE END RTC_MspInit 0 */
   HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
   /* Enable BKP CLK enable for backup registers */
   __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
   /* Peripheral clock enable */
   __HAL_RCC_RTC_ENABLE();
 /* USER CODE BEGIN RTC_MspInit 1 */

 /* USER CODE END RTC_MspInit 1 */
 }

}

/**
* @brief RTC MSP De-Initialization
* This function freeze the hardware resources used in this example
* @param hrtc: RTC handle pointer
* @retval None
*/
void HAL_RTC_MspDeInit(RTC_HandleTypeDef* hrtc)
{
 if(hrtc->Instance==RTC)
 {
 /* USER CODE BEGIN RTC_MspDeInit 0 */

 /* USER CODE END RTC_MspDeInit 0 */
   /* Peripheral clock disable */
   __HAL_RCC_RTC_DISABLE();
 /* USER CODE BEGIN RTC_MspDeInit 1 */

 /* USER CODE END RTC_MspDeInit 1 */
 }

}

3. 应用层使用 RTC

一旦驱动注册成功，RTC 设备（设备名为 "rtc"）就会被系统找到。RT-Thread 提供了非常方便的调用方式。

3.1 通过 FinSH/MSH 命令调试

这是最直接的验证方法。连接上串口终端后：

• 查看时间 ：输入 date，系统会打印当前时间和日期。
• 设置时间 ：输入 date 2026 02 24 18 30 00（年 月 日 时 分 秒），即可设置系统时间。

3.2 参考代码

RT-Thread 提供的参考代码：

/*
 * 程序清单：这是一个 RTC 设备使用例程
 * 例程导出了 rtc_sample 命令到控制终端
 * 命令调用格式：rtc_sample
 * 程序功能：设置RTC设备的日期和时间，延时一段时间后获取当前时间并打印显示。
*/

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>

#define RTC_NAME       "rtc"

static int rtc_sample(int argc, char *argv[])
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    time_t now;
    rt_device_t device = RT_NULL;

    /*寻找设备*/
    device = rt_device_find(RTC_NAME);
    if (!device)
    {
      LOG_E("find %s failed!", RTC_NAME);
      return RT_ERROR;
    }

    /*初始化RTC设备*/
    if(rt_device_open(device, 0) != RT_EOK)
    {
      LOG_E("open %s failed!", RTC_NAME);
      return RT_ERROR;
    }

    /* 设置日期 */
    ret = set_date(2018, 12, 3);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("set RTC date failed\n");
        return ret;
    }

    /* 设置时间 */
    ret = set_time(11, 15, 50);
    if (ret != RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("set RTC time failed\n");
        return ret;
    }

    /* 延时3秒 */
    rt_thread_mdelay(3000);

    /* 获取时间 */
    now = time(RT_NULL);
    rt_kprintf("%s\n", ctime(&now));

    return ret;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(rtc_sample, rtc sample);

4. 硬件掉电保存问题

• VBAT 供电 ：如果希望主电源断电后 RTC 依然运行，必须给 VBAT 引脚接上电池（如 CR2032）或大电容。否则，每次断电时间都会复位。
• 备份寄存器 ：如前所述，检查备份寄存器（如 BKP_DR1）的值是判断是否是首次上电 的通用方法。如果该值不是预设的魔术数（如 0xA5A5），说明是冷启动，需要重新配置分频器；否则直接读取计数器即可。

注意

使用rtc设备，需要先进行 rtc的初始化配置 - rt_rtc_config，系统自动注册设备时不会进行初始化配置，需要手动调用初始化配置函数。

参考

RTC 设备
ntp同步成功后date时间戳未更新