STM32CubeMX之RTC电子钟

1.RTC简介

实时时钟是一个独立的定时器。 RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

RTC模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)处于后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后， RTC的设置和时间维持不变。

● 可编程的预分频系数：分频系数最高为220。

● 32位的可编程计数器，可用于较长时间段的测量。

● 2个分离的时钟：用于APB1接口的PCLK1和RTC时钟(RTC时钟的频率必须小于PCLK1时钟频率的四分之一以上)。

● 可以选择以下三种RTC的时钟源：

─ HSE时钟除以128；

─ LSE振荡器时钟；

─ LSI振荡器时钟;

● 3个专门的可屏蔽中断：

─ 闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。

─ 秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号(最长可达1秒)。

─ 溢出中断，指示内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。

3.功能概述

RTC由两个主要部分组成(见下图)。第一部分(APB1 接口 )用来和APB1 总线相连。此单元还包含一组16位寄存器，可通过APB1 总线对其进行读写操作。 APB1 接口由APB1 总线时钟驱动，用来与APB1 总线接口。另一部分(RTC核心)由一组可编程计数器组成，分成两个主要模块。第一个模块是RTC的预分频模块，它可编程产生最长为1 秒的RTC时间基准TR_CLK。 RTC的预分频模块包含了一个20位的可编程分频器(RTC 预分频器) 。如果在 RTC_CR寄存器中设置了相应的允许位，则在每个TR_CLK周期中RTC产生一个中断(秒中断)。第二个模块是一个32位的可编程计数器，可被初始化为当前的系统时间。系统时间按TR_CLK周期累加并与存储在RTC_ALR寄存器中的可编程时间相比较，如果RTC_CR控制寄存器中设置了相应允许位，比较匹配时将产生一个闹钟中断。

4.RTC配置过程

必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL 、RTC_CNT、 RTC_ALR寄存器。另外，对RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行。可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。仅当RTOFF状态位是’1’时，才可以写入RTC寄存器。

配置过程：

选择RTC时钟源
查询RTOFF位，直到RTOFF的值变为’1’；
置CNF值为1 ，进入配置模式；
对一个或多个RTC寄存器进行写操作；
清除CNF标志位，退出配置模式；
查询RTOFF，直至RTOFF位变为’1’以确认写操作已经完成。仅当CNF标志位被清除时，写操作才能进行，这个过程至少需要3个RTCCLK周期；

5.软件设计

5.1 选择RTC时钟源

5.2 RTC配置

开启RTC功能，开启日历功能，设置时间和日期，设置预分频系数，产生秒中断。

5.3 配置RTC时钟源

RTC时钟产生可配置三种时钟源：

外部高速时钟HSE（8MHZ）进行128分频(HSE/128);

外部低速时钟LSE（32.768KHZ）;

内部低速时钟LSI（40KHZ）;

下面配置选择为外部低速时钟LSE，32.768KHZ作为RTC时钟源。

6.生成代码

6.1 RTC初始化

由于RTC部分配置寄存器是处于后备区域，在有后备电池供电情况下，为了保证掉电后电子钟数据持续更新，我们需要开启后备驱动。

/* RTC init function */
void MX_RTC_Init(void)
{
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef DateToUpdate = {0};

/** Initialize RTC Only
*/
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_ALARM;
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}

/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
/*检查后备区域是否写入数据*/
if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR1)==0x12)
{
return ;
}
else HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR1,0x12);//写入标志位,表示RTC时间配置好，防止重置时间
/* USER CODE END Check_RTC_BKUP */

/** Initialize RTC and set the Time and Date
*/
sTime.Hours = 0;
sTime.Minutes = 0;
sTime.Seconds = 0;

if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)//设置时间
{
Error_Handler();
}
DateToUpdate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
DateToUpdate.Month = RTC_MONTH_JUNE;
DateToUpdate.Date = 30;
DateToUpdate.Year = 21;

if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &DateToUpdate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)//设置日期
{
Error_Handler();
}

}

6.2 开启RTC开时钟，开RTC中断

void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* rtcHandle)
{
if(rtcHandle->Instance==RTC)
{
/* USER CODE BEGIN RTC_MspInit 0 */

/* USER CODE END RTC_MspInit 0 */
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//电源接口时钟
/* Enable BKP CLK enable for backup registers */
__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();//后备域时钟
/* RTC clock enable */
__HAL_RCC_RTC_ENABLE();//RTC时钟

/* RTC interrupt Init */
HAL_NVIC_SetPriority(RTC_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_IRQn);
/* USER CODE BEGIN RTC_MspInit 1 */
HAL_RTCEx_SetSecond_IT(rtcHandle);//开启RTC中断
/* USER CODE END RTC_MspInit 1 */
}
}

6.3 配置RTC中断

extern u8 flag;
void RTC_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN RTC_IRQn 0 */
u8 buff[30];
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef DateToUpdate = {0};
/* USER CODE END RTC_IRQn 0 */
HAL_RTCEx_RTCIRQHandler(&hrtc);
/* USER CODE BEGIN RTC_IRQn 1 */
if(flag==1)
{
if(HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&sTime,RTC_FORMAT_BIN)==HAL_OK)
{
// printf("%d:%d:%d ",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
snprintf((char *)buff,sizeof(buff),"%02d:%02d:%02d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
OLED_Display_str(32,0,8,16,buff);
}
if(HAL_RTC_GetDate(&hrtc,&DateToUpdate,RTC_FORMAT_BIN)==HAL_OK)
{
printf("%d/%d/%d 星期：%d\r\n",DateToUpdate.Year,DateToUpdate.Month,DateToUpdate.Date,DateToUpdate.WeekDay);
snprintf((char *)buff,sizeof(buff),"%02d/%02d/%02d week:%d",DateToUpdate.Year,DateToUpdate.Month,DateToUpdate.Date,DateToUpdate.WeekDay);
OLED_Display_str(0,2,8,16,buff);
}
}
/* USER CODE END RTC_IRQn 1 */
}

6.4 主体功能

主函数中实现OLED屏幕初始化、RTC电子钟初始化等；实现实时时间显示，可通过串口进行时间校准。

int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_TIM4_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_RTC_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
OLED_Init();
OLED_Displey_Imag(48,0,32,32,(u8 *)android);
Delay_Ms(500);
Delay_Ms(500);
OLED_Clear();//清屏
flag=1;
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)//轮询
{
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
if(usart1_flag)
{
printf("%s\r\n",usart1_buff_rx);
if(usart1_buff_rx[0]== '*')
{
DateToUpdate.Year=(usart1_buff_rx[3]-'0')*10+(usart1_buff_rx[4]-'0')*1;//年
DateToUpdate.Month=(usart1_buff_rx[5]-'0')*10+(usart1_buff_rx[6]-'0')*1;//月
DateToUpdate.Date=(usart1_buff_rx[7]-'0')*10+(usart1_buff_rx[8]-'0')*1;//日

sTime.Hours=(usart1_buff_rx[9]-'0')*10+(usart1_buff_rx[10]-'0')*1;
sTime.Minutes=(usart1_buff_rx[11]-'0')*10+(usart1_buff_rx[12]-'0')*1;
sTime.Seconds=(usart1_buff_rx[13]-'0')*10+(usart1_buff_rx[14]-'0')*1;
printf("%d/%d/%d -- %d:%d:%d\r\n",DateToUpdate.Year,DateToUpdate.Month,DateToUpdate.Date,sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &DateToUpdate,RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_SetTime(&hrtc,&sTime,RTC_FORMAT_BIN);
}
usart1_flag=0;
usart1_count=0;
}
}
/* USER CODE END 3 */
}

7.运行效果

8.相关接口函数

//读取和写入后备域数据
uint32_t HAL_RTCEx_BKUPRead(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister)
HAL_RTCEx_BKUPWrite(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister, uint32_t Data)

//设置和获获取时间
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)

//设置和获取日期
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)

//设置RTC秒中断
HAL_StatusTypeDef HAL_RTCEx_SetSecond_IT(RTC_HandleTypeDef *hrtc)

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