基于ARM开发板从零开始学习STM32 08-RTC实时时钟

程序员文章站 2022-04-01 16:20:56

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STM32 的 RTC 外设，实质是一个掉电后还继续运行的定时器。从定时器的角度来说，相对于通用定时器 TIM 外设，它十分简单，只有很纯粹的计时功能，当然，可以触发中断，但从掉电还继续运行的角度来说，它却是STM32中唯一一个具有如此强大功能的外设。所以 RTC 外设的复杂之处并不在于它的定时功能，而在于它掉电还继续运行的特性。

所谓掉电，是指主电源VDD断开的情况，为了RTC外设掉电继续运行，必须给 STM32 芯片通过VBAT引脚接上锂电池。当主电源VDD有效时，由VDD给RTC外设供电。当VDD掉电后，由VBAT给RTC外设供电。但无论由什么电源供电，RTC 中的数据都保存在属于RTC 的备份域中，若主电源VDD和VBAT都掉电，那么备份域中保存的所有数据将丢失。备份域除了RTC模块的寄存器，还有42个16位的寄存器可以在VDD掉电的情况下保存用户程序的数据，系统复位或电源复位时，这些数据也不会被复位。

从 RTC 的定时器特性来说，它是一个32位的计数器，只能向上计数。它使用的时钟源有三种，分别为高速外部时钟的128分频：HSE/128；低速内部时钟LSI；使HSE分频时钟或 LSI 的话，在主电源 VDD 掉电的情况下，这两个时钟来源都会受到影响，因此没法保证RTC 正常工作。因此RTC一般使用低速外部时钟LSE，频率为实时时钟模块中常用的32.768KHz，这是因为 32768= 2^15，分频容易实现，所以它被广泛应用到RTC模块。在主电源VDD有效的情况下(待机)，RTC还可以配置闹钟事件使STM32退出待机模式。

RTC架构

基于ARM开发板从零开始学习STM32 08-RTC实时时钟

浅灰色的部分都是属于备份域的，在VDD掉电时可在VBAT的驱动下继续运行这部分仅包括 RTC 的分频器，计数器，和闹钟控制器。若VDD电源有效，RTC可以触发RTC_Second(秒中断)、RTC_Overflow(溢出事件)和RTC_Alarm(闹钟中断)。从结构图可以分析到，其中的定时器溢出事件无法被配置为中断。若STM32原本处于待机状态，可由闹钟事件或WKUP事件(外部唤醒事件，属于EXTI模块，不属于RTC)使它退出待机模式。闹钟事件是在计数器RTC_CNT 的值等于闹钟寄存器 RTC_ALR 的值时触发的。

由于RTC的寄存器是属于备份域，所以它的所有寄存器都是16位的。它的计数器 RTC_CNT的32位由 RTC_CNTL 和RTC_CNTH两个寄存器组成，分别保存计数值的低 16 位和高16位。我们配置RTC模块的时钟时，把输入的32768Hz 的 RTCCLK 进行 32768 分频得到实际驱动计数器的时钟TR_CLK =RTCCLK/32768= 1Hz，计时周期为1秒，计时器在TR_CLK 的驱动下计数，即每秒计数器RTC_CNT的值加1。

由于备份域的存在，使得 RTC 核具有了完全独立于 APB1 接口的特性，也因此对RTC 寄存器的访问要遵守一定的规则。系统复位后，禁止访问后备寄存器和RTC，防止对后备区域(BKP)的意外写操作。执行以下操作使能对后备寄存器和RTC的访问：

(1) 设置RCC_APB1ENR寄存器的PWREN和BKPEN位来使能电源和后备接口时钟。

(2) 设置PWR_CR寄存器的DBP位使能对后备寄存器和 RTC 的访问。

设置为可访问后，在第一次通过APB1接口访问RTC时，必须等待APB1与RTC外设同步，确保被读取出来的RTC寄存器值是正确的。若在同步之后，一直没有关闭APB1的RTC外设接口，就不需要再次同步了。

如果内核要对RTC寄存器进行任何的写操作，在内核发出写指令后，RTC模块在3个 RTCCLK 时钟之后，才开始正式的写RTC寄存器操作。我们知道RTCCLK的频率比内核主频低得多，所以必须要检查RTC关闭操作标志位RTOFF，当这个标志被置1时，写操作才正式完成。

下面是一个利用RTC秒计时并串口打印的例子。

RTC的参数配置

void RTCInit(void)
{
    /* 使能 PWR 和 BKP 时钟 */
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
    /* 允许访问 BKP，备份域 */
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);	
	if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
	{
        /* 使能低速外部时钟 LSE */
	    RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
        /* 等待 LSE 起振稳定 */
	    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET)
	    {
	    }
        /* 选择 LSE 作为 RTC 外设的时钟*/
	    RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);  
        /* 便能 RTC 时钟 */
	    RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
	    BKP_TamperPinCmd(DISABLE);
	    BKP_RTCOutputConfig(DISABLE);
        /* 等待 RTC 寄存器与 APB1 同步*/
	    RTC_WaitForSynchro();
        /* 等待对 RTC 的写操作完成*/
	    RTC_WaitForLastTask();
        /*修改当前 RTC 计数寄存器内容 */
	    RTC_SetCounter(0);
	    BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);    
	}
}

(1) i f语句部分首先调用库函数 BKP_ReadBackupRegister()读取RTC备份域寄存器里面的值，看看备份寄存器里面的值是否正确— —在后面的代码中，若RTC配置成功，我们会向备份域寄存器写入数值0XA5A5，这个数值在VDD掉电后仍然保存，如果 VBAT 也掉电，那么备份域、RTC 所有寄存器将被复位，这时本寄存器的值将不等于 0XA5A5，RTC的计数器的值自然也是无效的。简言之，我们写入的这个数值用作标志RTC 是否从未被配置或配置是否已经失效，因此，其实我们可以写入任何数值到任何一个备份域寄存器，只要检查的时候与此匹配就行了，所以读者如果想修改时间的话，可以把 VDD 、VBAT 掉电，或在代码上修改这个检查值。

(2) 如果 RTC 从未被配置或配置已经失效(备份域寄存器写入数值不等于 0XA5A5)这两种情况有任何一种发生的话，则调用用户函数RTC_Configuration()来初始化RTC，配置RTC外设的控制参数，时钟分频等，并往电脑的超级终端打印出相应的调试信息。

通过串口测试打印出秒数据：

void RTCTest(void)
{
	unsigned long RTCCounterValue;	
	while(1)
	{
        RTCCounterValue = RTC_GetCounter();
		printf("已过去%d秒\r\n",RTCCounterValue);
        Delay();
	}
}

以上工程代码已上传至我的网盘，有需要的可以自行下载，重要的是分析理解硬件整个工作过程以及代码思想。

链接：https://pan.baidu.com/s/15X2uQAGZlp3U2MX_Vxpntw
提取码：s7p8 。