【物联网学习笔记】RTC

前言

本文是本人备赛物联网赛项的学习笔记，主要供本人学习、复习，不是经验分享或教学，若有错误，大佬轻喷。

一、RTC 基础概念扫盲

1.1 什么是 RTC？

RTC（Real-Time Clock，实时时钟）是 STM32 芯片内置的独立外设，核心作用是：

• 精准记录年、月、日、星期、时、分、秒；
• 系统掉电后，可通过备用电池（如 CR2032 纽扣电池）持续走时，重新上电无需重新设置时间。

注意 ：RTC 是芯片内部功能，没有和任何 GPIO 引脚相连，无需配置 GPIO 即可使用！

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二、CubeMX 全流程配置（保姆级步骤）

2.1 新建基础工程

1. 打开 STM32CubeMX，点击ACCESS TO MCU SELECTOR；
2. 搜索框输入STM32WLE5CCU6，选中芯片后点击Start Project。

2.2 配置 RCC（外部晶振，RTC 精准走时的关键）

RTC 的精准走时依赖外部低速晶振（LSE），必须配置：

1. 左侧Pinout & Configuration → System Core → RCC；
2. Low Speed Clock (LSE) 选择Crystal/Ceramic Resonator（外部晶振模式）；
3. High Speed Clock (HSE) 根据开发板硬件选择对应模式即可

2.3 配置 USART2（用于串口打印验证）

为了后续能通过串口查看 RTC 时间，先配置基础串口：

1. Connectivity → USART2；
2. Mode 选择Asynchronous（异步通信）；
3. Parameter Settings 保持默认：波特率 115200 Bits/s，数据位 8，停止位 1，无校验。

2.4 RTC 核心功能配置（重点！）

这是 RTC 正常工作的核心步骤，一步都不能错：

1. Timers → RTC；
2. Mode 模式配置 ：
   • 勾选Activate Clock Source（激活 RTC 时钟源）；
   • 勾选Activate Calendar（激活日历功能）；
3. Parameter Settings 参数配置 ：
   • Hour Format ：选择Hour Format 24（24 小时制，新手友好）；
   • Asynchronous/Synchronous Predivider：保持默认值（异步 127、同步 255，32768kHz 晶振分频后刚好 1Hz 秒计数）；
   • Data Format ：选择BIN（二进制格式，方便代码读取）；
   • Calendar Time ：Hours/Minutes/Seconds 为上电默认时间，直接修改这里的数值即可设置初始时间；
   • Calendar Date ：Year/Month/Date/WeekDay 为默认日期，新手先保持默认，实际项目按需修改。

2.5 时钟树配置

1. 顶部Clock Configuration；
2. 确认 RTC 时钟源选择为LSE（外部低速晶振，确保走时精准）；
3. 其他参数保持默认，点击空白处自动完成时钟树计算。

2.6 工程生成配置

1. 顶部Project Manager ：
   • Project 选项卡 ：设置工程名称、存放路径（重点：路径绝对不能有中文、空格、特殊字符！ ），Toolchain/IDE 选择MDK-ARM V5；
   • Code Generator 选项卡 ：勾选Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral（每个外设生成独立文件，代码更清晰）。
2. 点击右上角GENERATE CODE 生成代码，弹出提示后点击Open Project打开 Keil 工程。

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三、逐行注释代码实现（仅聚焦 RTC）

我们创建两个独立文件app.h和app.c（将原讲义的zsdz统一替换为通用的app），完全解耦 CubeMX 生成的代码，重新生成 CubeMX 代码不会被覆盖。

3.1 编写 app.h 头文件

头文件核心作用是定义 RTC 时间结构体 、声明全局变量与函数，防止头文件重复包含。

#ifndef __APP_H  // 防止头文件被重复包含的宏定义
#define __APP_H  

#include "string.h"  // 引入字符串操作头文件（基础依赖）
#include "stdio.h"   // 引入标准输入输出头文件（printf串口打印依赖）
#include "gpio.h"    // 引入GPIO驱动头文件（基础依赖）

// 定义RTC时间存储结构体：统一封装年月日周、时分秒
typedef struct
{
    unsigned char Year;     // 存储RTC读取的年份值
    unsigned char Month;    // 存储RTC读取的月份值（范围1-12）
    unsigned char WeekDay;  // 存储RTC读取的星期值（范围1-7）
    unsigned char Date;     // 存储RTC读取的日期值（范围1-31）
    unsigned char Hours;    // 存储RTC读取的小时值（范围0-23）
    unsigned char Minutes;  // 存储RTC读取的分钟值（范围0-59）
    unsigned char Seconds;  // 存储RTC读取的秒数值（范围0-59）
}RTC_APP;

extern RTC_APP rtc_value;  // 声明全局RTC结构体变量，供其他文件（如main.c）直接调用

void app_read_RTC(void);   // 声明RTC时间读取核心函数

#endif  // 头文件结束标记

3.2 编写 app.c 源文件

源文件实现头文件中声明的函数，核心是RTC 时间的读取逻辑。

#include "app.h"  // 包含自定义头文件，获取RTC结构体和函数声明

RTC_APP rtc_value;  // 定义全局RTC结构体变量，实际存储读取到的RTC时间

// 函数功能：从RTC外设读取当前时间日期，存入全局结构体rtc_value中
// 入口参数：无
// 返回值：无
// 备注：必须先读时间，再读日期，顺序不能反！
void app_read_RTC(void)
{
    extern RTC_HandleTypeDef hrtc;  // 声明外部RTC句柄（由CubeMX生成，定义在rtc.c中）
	
    RTC_DateTypeDef data_value;  // 定义HAL库标准日期结构体，临时存储日期数据
    RTC_TimeTypeDef time_value;  // 定义HAL库标准时间结构体，临时存储时间数据
	
    // 【新手必记坑点】必须先调用HAL_RTC_GetTime读取时间
    // 参数1：RTC句柄；参数2：时间存储结构体；参数3：数据格式（RTC_FORMAT_BIN=二进制）
    HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &time_value, RTC_FORMAT_BIN);
    // 【新手必记坑点】必须再调用HAL_RTC_GetDate读取日期，两个函数必须成对调用
    HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &data_value, RTC_FORMAT_BIN);
	
    // 将读取到的日期数据赋值给全局RTC结构体
    rtc_value.Year    = data_value.Year;     // 年份赋值
    rtc_value.Month   = data_value.Month;    // 月份赋值
    rtc_value.WeekDay = data_value.WeekDay;  // 星期赋值
    rtc_value.Date    = data_value.Date;      // 日期赋值
	
    // 将读取到的时间数据赋值给全局RTC结构体
    rtc_value.Hours   = time_value.Hours;     // 小时赋值
    rtc_value.Minutes = time_value.Minutes;   // 分钟赋值
    rtc_value.Seconds = time_value.Seconds;   // 秒数赋值
}

3.3 修改 main.c 主函数

重点提醒 ：所有用户代码必须写在USER CODE BEGIN X和USER CODE END X之间，否则重新生成 CubeMX 代码时会被覆盖！

步骤 1：引入头文件

找到USER CODE BEGIN Includes代码段，添加如下代码：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "app.h"   // 引入我们自定义的RTC头文件
#include "stdio.h" // 引入标准输入输出头文件（printf依赖）
/* USER CODE END Includes */

步骤 2：添加 printf 重定向代码

找到USER CODE BEGIN 0代码段，添加串口 printf 重定向代码，否则无法通过串口打印时间：

/* USER CODE BEGIN 0 */
// printf串口重定向函数：将printf的输出重定向到USART2
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    extern UART_HandleTypeDef huart2;  // 声明外部USART2句柄（由CubeMX生成）
    // 通过USART2发送一个字符，参数1：USART2句柄；参数2：字符指针；参数3：发送长度；参数4：超时时间
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;  // 返回发送的字符
}
/* USER CODE END 0 */

步骤 3：主循环添加 RTC 读取与打印

找到 while (1) 主循环中的USER CODE BEGIN WHILE代码段，添加核心逻辑：

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    app_read_RTC();  // 调用自定义函数，读取RTC当前时间到全局rtc_value
	
    // 串口格式化打印RTC时间，%02d表示两位数显示，不足补0，格式更规范
    printf("RTC实时时间：%02d-%02d-%02d 星期%d %02d:%02d:%02d\r\n",
           rtc_value.Year,    // 打印年份
           rtc_value.Month,   // 打印月份
           rtc_value.Date,    // 打印日期
           rtc_value.WeekDay, // 打印星期
           rtc_value.Hours,   // 打印小时
           rtc_value.Minutes, // 打印分钟
           rtc_value.Seconds);// 打印秒数
	
    HAL_Delay(500);  // 延时500ms，控制打印频率，避免串口刷屏
    /* USER CODE END WHILE */

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

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四、编译下载与效果验证

1. 编译工程 ：点击 Keil 左侧Rebuild 按钮，全量编译，出现0 Error(s), 0 Warning(s)即为成功；
2. 下载程序 ：连接 ST-Link 仿真器，点击Load按钮下载程序，下载完成后按下开发板复位键；
3. 串口验证：打开串口助手，选择对应串口号，配置波特率 115200、数据位 8、停止位 1、无校验，打开串口即可看到 RTC 实时时间每秒自动更新！