本篇使用 STM32F407VE，实现 RTC 实时时钟的日历功能（包含断电续存、串口更新时间）。
目录
[一、RTC 实时时钟 核心要点](#一、RTC 实时时钟 核心要点)
[二、RTC 硬件电路：外部晶振 + 备用电池](#二、RTC 硬件电路：外部晶振 + 备用电池)
[三、工程准备：CubeMX / Keil 基础工程搭建](#三、工程准备：CubeMX / Keil 基础工程搭建)
[四、CubeMX 配置 RTC 模块](#四、CubeMX 配置 RTC 模块)
[五、读取 RTC 日历数据](#五、读取 RTC 日历数据)
[七、更新 RTC 时间 / 日期](#七、更新 RTC 时间 / 日期)
一、RTC 实时时钟 核心要点
RTC（Real-Time Clock，实时时钟）是 STM32 芯片内置的独立低功耗定时器模块，核心特性是：主电源（VDD）断电后可由备用电池（VBAT）持续供电，能长期精准保持日期、时间数据不丢失。
STM32F407 的 RTC 核心功能：
- 基础日历时钟（记录年 / 月 / 日 / 时 / 分 / 秒 / 星期，如传感器数据采集时间戳）
- 两路可编程闹钟：支持按时间点 / 时间间隔触发闹钟中断（如每天 8 点触发提醒）
- 一路可编程唤醒：休眠模式下定时唤醒芯片执行任务（低功耗场景核心功能）
⚠️ 踩坑提醒：
- 读取顺序：必须先读时间，后读日期（违反顺序会导致数据错乱）
- 写入顺序：必须先写时间，后写日期（违反顺序会导致数据错乱）
二、RTC 硬件电路：外部晶振 + 备用电池
STM32 RTC 功能的稳定实现，必须依赖外部硬件电路！核心包含两部分：外部低速晶振（LSE）电路 、VBAT 备用电池电路。
原理图设计，参考下图：
硬件实物，参考下图：
1. 外部低速晶振电路 LSE （RTC的时钟源)
STM32F407 的 RTC 支持 3 种时钟源，实际项目中 99% 选用 LSE。各特性对比如下：
| 时钟源 | 频率 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| LSI | 约 32kHz | 芯片内部集成，省成本 | 精度低 | 仅临时测试 |
| LSE | 32.768kHz | 精度高、功耗低 | 需外部晶振+电池电路 | 实际项目首选 |
| HSE | 如 25MHz | 精度极高 | 功耗高、断电后无法工作 | 持续主供电场景 |
LSE 电路设计要点（新手必看）：
| 器件 | 规格要求 & 注意事项 |
|---|---|
| 32.768kHz 晶振 | 必须用**无源晶振；**有源晶振需额外供电，不适合 RTC 低功耗场景 |
| 匹配电容 | 2 个等值电容，参考容值 12pF； 电容过大 / 过小会导致晶振起振失败； 电容偏小时RTC 走时偏快，偏大时走时偏慢； 正常误差约 1.5 秒 / 天，误差过大可微调电容值； |
2. 备用电池电路 （VBAT 引脚）
STM32 的 VBAT 引脚是 RTC、备份域的专属供电引脚：
- 主电源VDD正常时：由 VDD 给 RTC / 备份寄存器供电；
- 主电源断电后：自动切换为备用电池供电，保证时间 / 备份数据不丢失。
VBAT 电路设计要点：
| 器件 | 规格要求 & 注意事项 |
|---|---|
| 电池座 | 常用 CR1220；空间充足选 CR2032(容量约 220mAh，可供电 RTC 数月至数年) |
| 纽扣电池 | 配套电池座选型；必须使用 3V 规格（禁用 1.5V/5V 电池，会损坏芯片）； |
| 去耦电容 | 100nF陶瓷电容，尽量靠近 VBAT 引脚焊接，滤除供电杂波； |
| BAT54C | 隔离 VDD 和备用电池，防止电源倒灌，保证供电切换可靠； |
⚠️ 提醒 1 ： VBAT电路仅为RTC、备份寄存器供电，不是为整个芯片供电！
⚠️ **提醒 2 ：**长期供电场景可替换为「锂电池 + 充放电管理电路」，续航和稳定性优于纽扣电池。
三、工程准备：CubeMX / Keil 基础工程搭建
本节仅聚焦 RTC 功能相关的基础准备，确保后续能通过串口打印 / 更新 RTC 日历数据。
步骤 3-1：创建基础工程
基于已有的 STM32F407 CubeMX 工程添加 RTC 功能；你可以使用自己的 CubeMX 工程添加。
若需新建工程，可参考：
步骤 3-2：配置 UART1 收发 & 实现 printf 重定向
调试时需要通过 printf 打印 RTC 数据，同时接收串口助手的数据以更新时间。
因此，工程需要实现 UART1 通信，和printf 重定向到UART1：
⚠️ **提醒 ：**可以用自己熟悉的串口收发方案，只需保证能与串口助手双向通信即可，无需照搬特定方法。
步骤 3-3：工程验证（必做）
完成 printf 重定向后，添加测试代码并烧录：
cpp
printf( "Hello World! RTC 测试 \r\n" ); 打开串口助手（关闭 16 进制显示），确认能正常接收字符串，验证：
- 系统时钟配置正确；
- printf 重定向是否成功（核心，保证后续 RTC 数据能正常打印）
四、CubeMX 配置 RTC 模块
步骤 4-1：启用外部低速晶振（LSE）
具体操作：
- 在 CubeMX 的【RCC】页面中，LSE选择：Crystal/Ceramic Resonator （晶振)
步骤 4-2：选择 RTC 时钟源
具体操作：
- 在【时钟树】中， RTC 时钟源选择： LSE （32.768KHz）
⚠️ 提醒 ：
LSE 固定频率为 32.768kHz，后续预分频参数计算完全依赖此值；而HSE、LSI 频率不同，切勿选错！
步骤 4-3：启用 RTC 并配置预分频参数
具体操作：
打开【TIM】组，进入【RTC】页面
勾选 Activate Clock Source ，使能 RTC 时钟
勾选 Activate Calendar，启用 日历设置
其它参数：默认；(不要改动，后面将用代码进行日历数据更新)
⚠️ 参数解释：
如果上一步选择 LSE （固定为32.768KHz）， 这里参数已默认配置好了，无需手动设置：
- 小时格式选择： 24 Hours（24 小时制，符合常规习惯）；
- 异步预分频值 (Asynchronous Prescaler) ： 127，即 128-1。值越大，RTC 功耗越低；
- 同步预分频值 (Synchronous Prescaler）：255，即 256-1。值越大，计时精度越高
核心计算公式：
LSE 时钟频率 ÷ 异步预分频值 ÷ 同步预分频值 = 32768Hz ÷ 128 ÷ 256 = 1Hz
即 RTC 每秒计数 1 次。
当使用 HSE、LSI时，需要手动配置上述两个预分频值，使计时实现常用的1Hz：
步骤 4-4：生成初始化代码
具体操作：
- 点击 右上角 Generate Code 按钮，CubeMX 自动将 RTC 配置代码添加到工程中。
至此，RTC 的底层初始化配置已完成，接下来可进入应用层代码编写（如时间读写、闹钟配置等）。
五、读取 RTC 日历数据
步骤 5-1：日历读取 & 打印代码
具体操作：
- 在
while(1)循环中添加以下代码，实现【每 1 秒读取一次 RTC 数据并打印】。
cpp/** 每隔1000ms，读取一次日历数据，并打印 **/ static uint32_t lastTime_1000ms = 0; // 定义静态变量，用于记录上次执行这个任务的时间点(单位：毫秒) if (HAL_GetTick() - lastTime_1000ms >= 1000) // 检查当前时间距离上次执行是否已经过了1000ms; HAL_GetTick()是获取启动后经过的毫秒数; { RTC_TimeTypeDef time = { 0 }; // 时间 时-分-秒 RTC_DateTypeDef data = { 0 }; // 日期 年-月-日 // 重点：必须先读时间、后读日期 否则数据可能错乱 HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &time, RTC_FORMAT_BIN); // 读取时间数据; 必须先读时间后读日期; 写操作时，也必须先写时间后写日期，否则数据可能错乱 HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &data, RTC_FORMAT_BIN); // 读取日期数据; 必须先读时间后读日期; 写操作时，也必须先写时间后写日期，否则数据可能错乱 printf("%04d年%02d月%02d日 ", 2000 + data.Year, data.Month, data.Date); // 打印 日期 printf("%02d:%02d:%02d ", time.Hours, time.Minutes, time.Seconds); // 打印 时间 switch (data.WeekDay) // 打印 星期 { case 1: printf("星期一"); break; case 2: printf("星期二"); break; case 3: printf("星期三"); break; case 4: printf("星期四"); break; case 5: printf("星期五"); break; case 6: printf("星期六"); break; case 7: printf("星期日"); break; default: printf("星期错误"); break; } printf(" \r\n"); // 打印 换行 // 记录任务时间戳 lastTime_1000ms = HAL_GetTick(); // 更新时间戳：将当前时间设为新基准，确保下一次周期准确从此时开始计算 }
步骤 5-2：编译烧录 & 验证 （发现断电不续存问题）
完成代码编写后，编译工程并烧录到开发板：
- 打开串口助手（波特率、校验位等与 UART1 配置一致）；
- 可以看到，串口助手会每秒打印一次 RTC日历数据;
- 先运行一会，如几十秒
- 断电、重新上电；通过串口助手发现，日历时间被重置了，没有续存！
⚠️ 时间被重置的原因：
MX_RTC_Init() 函数里，每次上电会执行「RTC 初始化 + 写入 CubeMX 预设的默认时间」，导致程序每次重新运行都被重置时间。下文解决这个事件！
六、用备份寄存器实现断电续存
VBAT 引脚的备用电池可同时为 RTC 和 备份寄存器供电，因此可通过备份寄存器记录「RTC 是否已初始化」，避免程序重新运行时再次写入默认时间。
这一节，通过备份寄存器的 RTC_BKP_DR1 存储一个标志值，判断 RTC 是否已配置过日历数据：
- 若备份寄存器 RTC_BKP_DR1 值 == 0x01，表示已设置过日历，跳过函数下方的日历设置
- 若备份寄存器 RTC_BKP_DR1 值 ≠ 0x01，表示第一次运行，需要设置一次日历数据
**⚠️ 提示 1：**F407共有20个备份寄存器(0~19); 只要VBAT引脚上保持有3V供电，它们就有效；
**⚠️ 提示 2：**其它存储方式：使用芯片内部Flash、24C02等均可，但备份寄存器更适合。
步骤 6-1：修改 MX_RTC_Init () 函数
具体操作：
- 打开 rtc.c 的 MX_RTC_Init() 函数,
- 在 /* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */ 区域添加：
cpp// 1.读取备份寄存器1的值，如果等于1，就跳过下面的设置，退出函数 if (HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1) == 0x01) { return; } // 2.写入备份寄存器1的值，标记已设置过日历数据 HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x01);
添加完成后，位置如下图：
步骤 6-2：编译烧录 & 验证
编译工程，并烧录：
- 打开串口助手，先运行几十秒;
- 断电、重新上电、通过串口助手观察，
- 打印的时间，已能断电续存，实现了断电不丢失。
运行效果如下图：
七、更新 RTC 时间 / 日期
实际项目中，RTC 时间更新的方式有很多：
- 触摸屏 / 按键：读取用户输入的时间；
- GPS 同步：解析 GPS 模块输出的时间戳，再校准 RTC；
- 网络同步：通过 NTP 协议从服务器获取标准时间，更新 RTC。
本节以串口助手为例，实现通过发送固定格式字符串更新 RTC 时间。
核心规则设计思路：
- 串口助手发送固定格式的字符串（无空格、无换行、字段完整），以便于用代码解释
- 范样：2026年02月04日19时11分30秒星期三
- 格式拆解：YYYY年MM月DD日HH时MM分SS秒星期X（X 为 "一 / 二 / 三 / 四 / 五 / 六 / 日"）
步骤 7-1：编写字符串解析函数 RTC_ParseTimeString()
具体操作：
- 位置，在 main.c 的 /* USER CODE BEGIN 0 */ 区域内
- 编写下面的 RTC_ParseTimeString() 函数：
cpp#include <string.h> #include <stdio.h> /****************************************************************************** * 函 数： RTC_ParseTimeString * 功 能： 解析固定格式的时间字符串，提取有效数据并更新RTC时间 * 格 式： "YYYY年MM月DD日HH时MM分SS秒星期X"（如：2026年02月04日19时11分30秒星期三） * 约 定： 1. 字符串无空格、无换行，字段顺序/单位不可修改； * 2. 年4位、月/日/时/分/秒各2位，星期为中文单字（一/二/.../日）； * 3. 星期映射：一=1、二=2、三=3、四=4、五=5、六=6、日=7； * 参 数： const char* timeStr 待解析的时间字符串（串口接收的原始数据） * 返回值： 无 * 异常处理：空指针/格式错误/星期非法 → 触发提示并退出，不执行更新 ******************************************************************************/ void RTC_ParseTimeString(const char* timeStr) { // 1. 空指针校验，避免程序崩溃 if (timeStr == NULL) { printf("解释失败：输入字符串为空！ \r\n"); // 空字符串直接退出 return; } // 2. 定义变量存储解析结果 uint16_t year = 0; // 年（4位，如2026） uint8_t month = 0; // 月（2位，01-12） uint8_t date = 0; // 日（2位，01-31） uint8_t hours = 0; // 时（2位，00-23） uint8_t minutes = 0; // 分（2位，00-59） uint8_t seconds = 0; // 秒（2位，00-59） uint8_t weekday = 0; // 星期（1-7，对应一-日） char weekStr[2] = {0}; // 存储星期中文单字 // 3. 按固定格式解析字符串 // %4hu：匹配4位无符号短整型（对应uint16_t） // %2hhu：匹配2位无符号字符（对应uint8_t） // %2s：匹配星期中文单字（适配GBK/UTF-8编码） int parseRet = sscanf(timeStr, "%4hu年%2hhu月%2hhu日%2hhu时%2hhu分%2hhu秒星期%2s", &year, &month, &date, &hours, &minutes, &seconds, weekStr); // 4. 解析结果校验（正常应提取7个字段，否则格式不匹配） if (parseRet != 7) { printf("解释失败：字符串格式错误! 请按示例格式发送：\n"); // 格式不匹配，进入错误处理 printf("2026年03月05日15时45分00秒星期四 \n\n"); // 字符串格式，必须严格匹配 return; } // 5. 中文星期转换为数字(匹配RTC_SetNewData参数) if (strcmp(weekStr, "一") == 0) weekday = 1; // 中文"一"对应RTC星期1（周一） else if (strcmp(weekStr, "二") == 0) weekday = 2; // 中文"二"对应RTC星期2（周二） else if (strcmp(weekStr, "三") == 0) weekday = 3; // 中文"三"对应RTC星期3（周三） else if (strcmp(weekStr, "四") == 0) weekday = 4; // 中文"四"对应RTC星期4（周四） else if (strcmp(weekStr, "五") == 0) weekday = 5; // 中文"五"对应RTC星期5（周五） else if (strcmp(weekStr, "六") == 0) weekday = 6; // 中文"六"对应RTC星期6（周六） else if (strcmp(weekStr, "日") == 0) weekday = 7; // 中文"日"对应RTC星期7（周日） else // 未知星期字符，解析失败 { printf("\n解释失败，星期格式错误！\r\n "); return; } // 6. 解析成功，调用函数更新RTC时间 RTC_SetNewData(year, month, date, hours, minutes, seconds, weekday); }
步骤 7-2：编写 RTC_SetNewData() 函数 （写入日历数据）
具体操作：
- 位置，在刚才的 RTC_ParseTimeString() 函数上方，
- 编写下面的 RTC_SetNewData() 函数 ：
cpp/****************************************************************************** * 函 数： RTC_SetNewData * 功 能： 设置RTC的时间和日期（严格遵循"先时间后日期"的操作顺序） * 说 明： 1. 操作前需解锁后备域； * 2. CubeMX默认以2000年为RTC年份基准，需做偏移处理； * 3. 中国不实行夏令时，相关参数固定为NONE； * 参 数： uint16_t year 实际年份（2000-2127，超出范围则报错） * uint8_t month 月份（1-12） * uint8_t date 日期（1-31） * uint8_t hours 小时（0-23，24小时制） * uint8_t minutes 分钟（0-59） * uint8_t seconds 秒数（0-59） * uint8_t weekday 星期（1=周一，2=周二，...，7=周日） * 返回值： 无 ******************************************************************************/ void RTC_SetNewData(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t date, uint8_t hours, uint8_t minutes, uint8_t seconds, uint8_t weekday) { /* 1.定义RTC时间、日期结构体 */ RTC_TimeTypeDef sTime = {0}; // 时间结构体 (时/分/秒) RTC_DateTypeDef sDate = {0}; // 日期结构体 (年/月/日/星期) /* 2.检查参数合法性 */ if ((year < 2000) || (year > 2127) || (month < 1) || (month > 12) || (date < 1) || (date > 31) || (hours > 23) || (minutes > 59) || (seconds > 59) || (weekday < 1) || (weekday > 7)) { printf("日历配置函数：参数非法，退出本次设置。\r\n"); // 打印 非法参数 return; // 非法参数直接退出，不执行后续配置 } /* 3.使能时钟、解锁后备域 */ // __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); // 使能PWR时钟; // HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 解锁后备域访问; F4默认锁定; /* 4.配置时间; RTC强制要求：先写时间，后写日期 */ sTime.Hours = hours; // 时; 注意小时的格式，检查MX_RTC_Init()函数里的HourFormat参数，有24小时、12小时两种格式 sTime.Minutes = minutes; // 分 sTime.Seconds = seconds; // 秒 sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE; // 关闭夏令时。中国不实行夏令时，因此固定设置为NONE sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET; // 夏令时配套参数，固定为RESET if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) // 设置时间; RTC要求：先设置时间（必须顺序） { printf("RTC时间写入失败! \n"); return; // 直接退出，不执行后续配置 } /* 5.配置日期; 必须在时间写入后执行 */ sDate.WeekDay = weekday; // 星期：1-一、2-二、3-三、4-四、5-五、6-六、7-日 sDate.Month = month; // 月 sDate.Date = date; // 日 sDate.Year = year - 2000; // 年份偏移; CubeMX默认2000为基准, 需减去2000 if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) // RTC要求：后设置日期（必须顺序） { printf("RTC日期写入失败! \n"); return; // 直接退出，不执行后续配置 } /* 6.写入标记值到备份寄存器，标记已配置过日历 */ HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x01); // 备份寄存器1写入标志值。用于下次上电时判断是否已设置日历; 网上很多示例会用类似0x5A5A的值，原理是一样的，但0x5A5A容易被误解有特殊作用 /* 7.锁定后备域、关闭PWR时钟 */ // HAL_PWR_DisableBkUpAccess(); // 操作完成后锁定后备域，防止误操作 // __HAL_RCC_PWR_CLK_DISABLE(); // 关闭PWR时钟，节省功耗 /* 8.打印配置成功提示 */ printf("\nRTC日历数据写入成功！\r\n"); // 打印 提示 }
步骤 7-3：配置串口接收 & 触发解析
具体操作：
- 位置，在
main()函数的while(1)循环中，- 添加编写下面的串口接收处理、调用字符串解释。
cppif (UART1_GetRxNum()) // 判断USART1是否获取到新一帧数据：函数返回的接收字节数，大于0，即为收到新一帧数据 { // 获取数据 uint8_t *rxData = UART1_GetRxData(); // 获取数据的地址 uint16_t rxNum = UART1_GetRxNum(); // 获取数据的字节数 // 把收到的数据，printf到串口助手观察 printf("\r<<<<< USART1 收到一帧数据 \r"); // 提示 printf("字节数：%d \r", rxNum); // 显示字节数 printf("ASCII : %s\r", (char *)rxData); // 显示数据，以ASCII方式显示，即以字符串的方式显示 printf("\r\r"); // 显示换行 RTC_ParseTimeString((const char*) rxData); // 解释日历时间，并更新保存 UART1_ClearRx(); // 重要：清0接收标志，即清0接收到的字节数; 每次处理完成数据，就要调用这个函数清0 }
编写完成后，位置参考如下图：
注意 & 优化：
上面的UART1接收处理，你可以替换成自己熟悉的方法、方案。
步骤 7-4：编译烧录 & 验证
具体操作：
- 烧录后，串口助手将每秒打印当前时间；
- 发送固定格式字符串，如:
2026年03月10日18时57分30秒星期二 - 串口提示：RTC日历数据写入成功！
- 断电重启，时间仍为更新后的数值，验证断电续存。
至此，RTC 初始化、日历读取和写入、日历更新，已全部实现。