stm32学习笔记-RTC实时时钟

一、RTC基础知识

1.1 RTC简介

实时时钟的缩写是RTC(Real_Time Clock)。RTC 是集成电路，通常称为时钟芯片。
实时时钟芯片是日常生活中应用最为广泛的消费类电子产品之一。它为人们提供精确的实时时间,或者为电子系统提供精确的时间基准,目前实时时钟芯片大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源。有些时钟芯片为了在主电源掉电时，还可以工作，需要外加电池供电。

RTC模块之所以具有实时时钟功能，是因为它内部维持了一个独立的定时器，通过配置，可以让它准确地每秒钟中断一次。但实际上，RTC就只是一个定时器而已，掉电之后所有信息都会丢失，因此我们需要找一个地方来存储这些信息，于是就找到了备份寄存器。其在掉电后仍然可以通过纽扣电池供电，所以能时刻保存这些数据。

1.2 RTC的晶振

任何实时时钟的核心都是晶振，晶振频率为32768 Hz 。它为分频计数器提供精确的与低功耗的实基信号。它可以用于产生秒、分、时、日等信息。为了确保时钟长期的准确性，晶振必须正常工作，不能够收到干扰。RTC的晶振又分为：外部晶振和内置晶振。

RTC的晶振频率为什么是32768Hz？

• 32768 Hz = 2¹⁵ ，可以分频15次后得到1Hz的频率，1S的周期 ，实现秒计时。
• 经过工程师的经验总结32768 Hz，时钟最准确。
• 规范和统一。

二、stm32的RTC

2.1 RTC和后备寄存器

RTC电源
RTC和后备寄存器通过一个开关供电，在V_DD有 效时该开关选择V_DD供电，否则由V_BAT引脚供电。
后备寄存器(10个16位的寄存器)可以用于在关闭V_DD时，保存20个字节的用户应用数据。
RTC和后备寄存器不会被系统或电源复位源复位;当从待机模式唤醒时，也不会被复位。

RTC晶振
实时时钟具有一组连续运行的计数器，可以通过适当的软件提供日历时钟功能，还具有闹钟中断和阶段性中断功能。
RTC的驱动时钟可以是一个使用外部晶体的32.768kHz的振荡器、内部低功耗RC振荡器或高速的外部时钟经128分频。
为补偿天然晶体的偏差，可以通过输出一个512Hz的信号对RTC的时钟进行校准。
RTC具有一个32位的可编程计数器，使用比较寄存器可以进行长时间的测量。
有一个20位的预分频器用于时基时钟，默认情况下时钟为32.768kHz时，它将产生一个1秒长的时间基准。

RTC计时

• STM32的RTC只用一个32位计数器来计时，而不是用年月日时分秒的分组寄存器。
• 通过设置可以让这个计数器1秒加1，从0-0XFFFFFFFF大约可计时136年。
• 时间起点一般设置为1970-01-01 00:00:00(因现有函数如此定义,想更改需要重新编写时间换算函数。
  如果要读当前的年月日时分秒，先读出32位RTC计数器值，然后以1970-01-01 00:00:00为起点， 加上计数器中的秒数,再换算成年月日时分秒，即可得出当前时间。

后备寄存器

2.2 stm32 RTC结构框图及特性

stm32的实时时钟RTC(real time clock)是一个独立的32位的定时器。stm32的RTC可以提供日历时钟，闹钟的功能。
RTC模块和时钟配置是在后备区域（下图灰色区域位后备区域）。只要后备区域提供电源，RCT便不会停止工作。通常会在后备区域提供一个纽扣电池保证RTC正常工作。

RTC_DIV寄存器、RTC_PRL寄存器是20位。RTC_CNT寄存器、RTC_ALR寄存器是32位。

• 3种时钟来源
  
  
  常使用LSE作为时钟来源。因为2¹⁵ = 32768,LSE=32.768K
  RTC_DIV常配置为32768，对LSE时钟进行分频。分频后,频率就为1Hz，实现一秒记一次数。
• 可编程的32位的计数器
  只能向上计数。
  
• 3个专门的可屏蔽中断:
  
  
  闹钟中断还可以用来唤醒CPU，可以利用RTC实现为定时开机的功能。
  闹钟中断还可以连接外部中断。
• 系统复位保护
  除了RTC_PRL、 RTC_ALR、 RTC_CNT和RTC_DIV寄存器外，所有的系统寄存器都由系统复位或电源复位进行异步复位。
  RTC_PRL、 RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器仅能通过备份域复位信号复位。
  系统复位后，默认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。若想后备寄存器和RTC ，需使能PWR、BKP时钟，允许后备寄存器BKP访问。

三、stm32 RTC编程

2.1 RTC初始化

RTC初始化分为首次启动RTC初始化，普通启动RTC初始化。
注意，由于RTC时钟与众不同，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。
首次启动RTC初始化具体步骤如下: (RTC相关 库函数在stm32f10x rtc. c和stm32f10x_ rtc h文件中)

1. 使能电源时钟和后备寄存器时钟，允许RTC后备寄存器写访问。
   （PWR中有备用寄存器和RTC相关的电源，RTC使用到后备寄存器，所以要打开BKP）
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE) ;
   PWR_BackupAccessCmd(ENABLE) ;//允许后备寄存器访问
2. 复位备份区域，开启外部低速振荡器并等待晶振稳定。
   BKP_DeInit();//这个将导致RTC被复位，不用每次都调用这个
   RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON) ;//打开外部低速振荡器
   while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET);
3. 选择RTC时钟，并使能RTC,让RTC开始工作。
   RCC_RTCCLKConfi g (RCC_RTCCLKSource_LSE) ;
   RCC_RTCCLKCmd (ENABLE) ;
4. 开启RTC后，检查时钟同步，等待写操作完成。
   RTC_WaitForSynchro();
   RTC_WaitForLastTask();
5. 设置RTC分频器，使RTC时钟为1Hz,等待写操作完成。
   RTC_SetPrescaler(32767);//RTC period = RTCCLK/RTC_PR = (32.768 KHz)/(32767+1)
   RTC_WaitForLastTask();
6. 设置RTC中断。（不需要中断可略）
   RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);//秒中断
   RTC_WaitForLastTask();
7. 编写RTC中断服务函数。（不需要中断可略）
   RTC_IRQHandler
   FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint32_t RTC_FLAG) ;
   RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC) ;

2.2 RTC控制程序

建立一个结构体来管理时间。