代码收藏家 深入理解STM32的RTC实时时钟功能
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Unix时间戳
世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间
UTC/GMT
GMT（Greenwich Mean Time）格林尼治标准时间是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时，以此确定计时标准
UTC（Universal Time Coordinated）协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时，UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致
时间戳转换
C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数，可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换
struct tm {
int tm_sec; /* 秒，范围从 0 到 59 */
int tm_min; /* 分，范围从 0 到 59 */
int tm_hour; /* 小时，范围从 0 到 23 */
int tm_mday; /* 一月中的第几天，范围从 1 到 31 */
int tm_mon; /* 月，范围从 0 到 11 */
int tm_year; /* 自 1900 年起的年数 */
int tm_wday; /* 一周中的第几天，范围从 0 到 6 */
int tm_yday; /* 一年中的第几天，范围从 0 到 365 */
int tm_isdst; /* 夏令时 */
};
在线工具：在线时间戳转换工具
菜鸟教程：C 标准库 – <time.h>
localtime和mktime的实例：
注意：mktime的参数不加const，因为该参数既是输入参数也是输出参数，因为计算出星期后会填写回去
strftime函数：按照格式输出
BKP简介
2.0~3.6V）电源被切断，他们仍然由VBAT（1.8~3.6V）维持供电。当系统在待机模式下被唤醒，或系统复位或电源复位时，他们也不会被复位【VBAT和VDD共地即可】输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲【引脚2同一个时间内只能使用一个功能】
BKP基本结构
当VDD有电时就使用VDD供电，没有时则使用功能VBAT供电
读写BKP备份寄存器
电路设计
关键代码
Key.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
void Key_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
uint8_t Key_GetNum(void)
{
uint8_t KeyNum = 0;
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
Delay_ms(20);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);
Delay_ms(20);
KeyNum = 1;
}
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
{
Delay_ms(20);
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);
Delay_ms(20);
KeyNum = 2;
}
return KeyNum;
}
Key.h
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H
void Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);
#endif
main.c
按下按键，写入备份寄存器，然后再读出来
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum;
uint16_t ArrayWrite[] = {0x1234, 0x5678};
uint16_t ArrayRead[2];
int main(void)
{
OLED_Init();
Key_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "W:");
OLED_ShowString(2, 1, "R:");
//开启PWR和BKP时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
//在pwrd的库函数中，备份寄存器访问使能，设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum();
if (KeyNum == 1)
{
ArrayWrite[0] ++;
ArrayWrite[1] ++;
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, ArrayWrite[0]);//写备份寄存器
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2, ArrayWrite[1]);
OLED_ShowHexNum(1, 3, ArrayWrite[0], 4);
OLED_ShowHexNum(1, 8, ArrayWrite[1], 4);
}
ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1);//读备份寄存器
ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayRead[0], 4);
OLED_ShowHexNum(2, 8, ArrayRead[1], 4);
}
}
RTC简介
RTC和时钟配置系统处于后备区域，系统复位时数据不清零，VDD（2.0~3.6V）断电后可借助VBAT（1.8~3.6V）供电继续走时【和BKP一样，属于后备区域】RTC 复位和主电源掉电后，数据不丢失是BKP来实现的
注意：整个stm32有四个时钟源
RTC框图
RTC基本结构
硬件电路
stm内部供电方案中设计了供电开关，有VDD用VDD，没有则用VBAT
stm32自带RTC晶振电路，如图所示是32.768KHz和8MHz的晶振
RTC操作注意事项
【等待同步】
【等待上一步完成】上述注意事项涉及到如下的框图：
PCLK1和RTCCLK两个时钟频率不一致，这会导致读取和写入操作不能立刻在寄存器中，需要通过RTC_CRL寄存器的RSF和CNF位去判断在RTCCLK频率下内部电路是否完成了数据的变动。
读写实时时钟
电路设计
关键代码
MyRTC.c
库函数在rcc和rtc里面
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <time.h>//编译器内置的库函数
uint16_t MyRTC_Time[] = {2023, 1, 1, 23, 59, 55};
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_Init(void)
{
//开启PWR和BKP时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
//在pwrd的库函数中，备份寄存器访问使能，设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
//复位的时候RTC计数器会清零，通过BKP的寄存器可以判断是否使用备用电源，如果使用则RTC始终不用重新初始化
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
{
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启LSE
//LSE开启之后不是立马就工作，需要判断一下标志位
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//选择RTCCLK时钟为LSE
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能
//可加可不加下面2行
RTC_WaitForSynchro();//等待同步
RTC_WaitForLastTask();//等待上一次操作完成
RTC_SetPrescaler(32768 - 1);//设置预分频的值、该函数内部会调用RTC_EnterConfigMode（）和退出配置的代码，设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，此时RTC寄存器都可以被使用
RTC_WaitForLastTask();//等待上一次操作完成
MyRTC_SetTime();
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
}
else
{
RTC_WaitForSynchro();//等待同步
RTC_WaitForLastTask();//等待上一次操作完成
}
}
//如果LSE无法起振导致程序卡死在初始化函数中
//可将初始化函数替换为下述代码，使用LSI当作RTCCLK
//LSI无法由备用电源供电，故主电源掉电时，RTC走时会暂停
/*
void MyRTC_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
{
RCC_LSICmd(ENABLE);
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);//LSI是40khz，预分频系数为40000-1
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
RTC_SetPrescaler(40000 - 1);
RTC_WaitForLastTask();
MyRTC_SetTime();
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
}
else
{
RCC_LSICmd(ENABLE);
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
}
}*/
void MyRTC_SetTime(void)
{
time_t time_cnt;
struct tm time_date;
time_date.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900;
time_date.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1;
time_date.tm_mday = MyRTC_Time[2];
time_date.tm_hour = MyRTC_Time[3];
time_date.tm_min = MyRTC_Time[4];
time_date.tm_sec = MyRTC_Time[5];
//mktime始终是0时区
time_cnt = mktime(&time_date) - 8 * 60 * 60;
RTC_SetCounter(time_cnt);//写入CNT计数器
RTC_WaitForLastTask();//等待上一次操作完成
}
void MyRTC_ReadTime(void)
{
time_t time_cnt;
struct tm time_date;
time_cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60;//RTC_GetCounter读取秒计数器
//因为是东八区，多了8*60*60秒
time_date = *localtime(&time_cnt);//stm32内置的库函数弃用gmtime函数，只用localtime，同时该函数不能确定时区，始终是0时区
MyRTC_Time[0] = time_date.tm_year + 1900;
MyRTC_Time[1] = time_date.tm_mon + 1;
MyRTC_Time[2] = time_date.tm_mday;
MyRTC_Time[3] = time_date.tm_hour;
MyRTC_Time[4] = time_date.tm_min;
MyRTC_Time[5] = time_date.tm_sec;
}
MyRTC.h
#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H
extern uint16_t MyRTC_Time[];
void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"
int main(void)
{
OLED_Init();
MyRTC_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "Date:XXXX-XX-XX");
OLED_ShowString(2, 1, "Time:XX:XX:XX");
OLED_ShowString(3, 1, "CNT :");
OLED_ShowString(4, 1, "DIV :");
while (1)
{
MyRTC_ReadTime();
//显示日期
OLED_ShowNum(1, 6, MyRTC_Time[0], 4);
OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2);
OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2);
//显示时间
OLED_ShowNum(2, 6, MyRTC_Time[3], 2);
OLED_ShowNum(2, 9, MyRTC_Time[4], 2);
OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2);
OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetCounter(), 10);
OLED_ShowNum(4, 6, RTC_GetDivider(), 10);//RTC_GetDivider可以获取更加精细的时间
}
}
参考视频：江科大自化协
