STM32-笔记41-RTC（实时时钟）

一、什么是RTC？

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。
复位后，对备份寄存器和RTC的访问被禁止，并且备份域被保护以防止可能存在的意外的写操作。执行以下操作可以使能对备份寄存器和RTC的访问：

通过设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位来打开电源和后备接口的时钟
电源控制寄存器(PWR_CR)的DBP位来使能对后备寄存器和RTC的访问。

32位的可编程计数器，可对应Unix时间戳的秒计数器。

Unix时间戳是从120位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟。可选择三种RTC时钟源： HSE时钟除以128（通常为8MHz/128） LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz） LSI振荡器时钟（40KHz） 970年1月1日（UTC/GMT的午夜）开始所经过的秒数，不考虑闰秒。

20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟。

可选择三种RTC时钟源：

HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）

LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）

LSI振荡器时钟（40KHz）

二、RTC框图

三、RTC寄存器及库函数

3.1 备份域控制寄存器(RCC_BDCR)

3.2 RTC控制寄存器高位(RTC_CRH)

3.3 RTC控制寄存器低位(RTC_CRL)

3.4 RTC预分频装载寄存器(RTC_PRLH/RTC_PRLL)

20位寄存器

3.5 RTC预分频器余数寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL)

20位寄存器

3.6 RTC计数器寄存器 (RTC_CNTH / RTC_CNTL)

3.7 RTC闹钟寄存器(RTC_ALRH/RTC_ALRL)

库函数

HAL_RTC_Init(); //初始化函数

HAL_RTC_GetTime(); //获取时间

HAL_RTC_GetDate(); //获取日期

HAL_RTC_SetTime(); //设置时间

HAL_RTC_SetData(); //设置日期

HAL_RTC_GetAlarm();//获取设置的闹钟是多少

HAL_RTC_SetAlarm_IT(); //设置闹钟是多少，无IT就是设置一个闹钟，但是闹钟到时间不打开，有IT的就是，设置一个闹钟，到时间就会打开，会响

_HAL_RTC_ALARM_GET_FLAG(); //这个查看的标志位是配置标志（如下图所示）

四、读写RTC时间实验

注意事项：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
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

复制项目文件53-BKP读写

重命名为54-读写RTC时间实验

打开项目文件

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* 初始化LED灯 */
    uart1_init(115200);
    rtc_init();
    printf("hello world!\r\n");
    
    if(rtc_read_bkr(1) != 0xA5A5)//防止复位影响：假如我们前面已经设定了bkr的值了，就不用在重新设定时间了
    {
        rtc_write_bkr(1, 0xA5A5);
        printf("读出来的值为：%X\r\n", rtc_read_bkr(1));
        
        struct tm time_data;
        time_data.tm_year = 2025;
        time_data.tm_mon = 1;
        time_data.tm_mday = 13;
        time_data.tm_hour = 12;
        time_data.tm_min = 28;
        time_data.tm_sec = 30;
        rtc_set_time(time_data);
    }
    while(1)
    { 
        rtc_get_time();
        delay_ms(1000);
    }
}

rtc.c

#include "rtc.h"
#include "stdio.h"

RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};
//初始化rtc，因为bkp依赖于rtc 
void rtc_init(void)
{
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟
    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();//使能bkp时钟
    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//允许访问备份域
    
    rtc_handle.Instance = RTC;
    rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;//分频系数32768-1 = 32767
    rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE; //侵入脚：不使用侵入检测相关内容
    HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}
//在msp函数中设置使能RTC、设置时钟源、中断配置（这里没用）
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
    __HAL_RCC_RTC_ENABLE();
    
    RCC_OscInitTypeDef osc_initstruct = {0};
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef periphclk_initstruct = {0};
    
    osc_initstruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;//LSE
    osc_initstruct.LSEState = RCC_LSE_ON;//LSE的状态：打开
    osc_initstruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;//锁向环：none
    HAL_RCC_OscConfig(&osc_initstruct);//配置振荡器

    periphclk_initstruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;//配置RTC
    periphclk_initstruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;//RTC时钟选择LSE
    HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&periphclk_initstruct);//配置RTC时钟源
    
}
//读rtc,读出来是2个字符16个字节，十六位寄存器，bkrx指定读的是哪个寄存器
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx)
{
    uint32_t data = 0;
    //读bkp寄存器
    data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&rtc_handle, bkrx);
    return (uint16_t)data; 
}
//写rtc，写进哪个寄存器？bkrx，写进去什么？data
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data)
{
    //写bkp寄存器
    HAL_RTCEx_BKUPWrite(&rtc_handle, bkrx, data);
}
void rtc_get_time(void)//获取时间
{
    RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};//获取时间
    RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};//获取日期
    
    HAL_RTC_GetTime(&rtc_handle, &rtc_time, RTC_FORMAT_BIN);
    HAL_RTC_GetDate(&rtc_handle, &rtc_date, RTC_FORMAT_BIN);
    
    printf("rtc time: %d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\r\n", rtc_date.Year + 2000, rtc_date.Month, rtc_date.Date,
        rtc_time.Hours, rtc_time.Minutes, rtc_time.Seconds);
}

void rtc_set_time(struct tm time_data)//设置时间（年月日时分秒）
{
    RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};
    RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};
    
    rtc_time.Hours = time_data.tm_hour;
    rtc_time.Minutes = time_data.tm_min;
    rtc_time.Seconds = time_data.tm_sec;
    HAL_RTC_SetTime(&rtc_handle, &rtc_time, RTC_FORMAT_BIN);
    
    rtc_date.Year = time_data.tm_year - 2000;
    rtc_date.Month = time_data.tm_mon;
    rtc_date.Date = time_data.tm_mday;
    HAL_RTC_SetDate(&rtc_handle, &rtc_date, RTC_FORMAT_BIN);
    
    while(!__HAL_RTC_ALARM_GET_FLAG(&rtc_handle, RTC_FLAG_RTOFF));
}

rtc.h

#ifndef __RTC_H__
#define __RTC_H__


#include "sys.h"
#include "time.h"

void rtc_init(void);
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx);
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx, uint16_t data);
void rtc_get_time(void);
void rtc_set_time(struct tm time_data);

#endif

五、RTC闹钟实验

复制项目文件夹54-读写RTC时间实验

重命名项目文件为55-RTC闹钟实验

打开项目文件

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* 初始化LED灯 */
    uart1_init(115200);
    rtc_init();
    printf("hello world!\r\n");
    
    if(rtc_read_bkr(1) != 0xA5A5)//防止复位影响：假如我们前面已经设定了bkr的值了，就不用在重新设定时间了
    {
        rtc_write_bkr(1, 0xA5A5);
        printf("读出来的值为：%X\r\n", rtc_read_bkr(1));
        
        struct tm time_data,alarm_data;
        time_data.tm_year = 2025;
        time_data.tm_mon = 1;
        time_data.tm_mday = 13;
        time_data.tm_hour = 13;
        time_data.tm_min = 29;
        time_data.tm_sec = 30;
        rtc_set_time(time_data);
        /*设置闹钟的时间*/
        alarm_data.tm_hour = 13;
        alarm_data.tm_min = 29;
        alarm_data.tm_sec = 45;
        rtc_set_alarm(alarm_data);
    }
    
    while(1)
    { 
        rtc_get_time();
        delay_ms(1000);
    }
}

rtc.c

#include "rtc.h"
#include "stdio.h"

RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};
//初始化rtc，因为bkp依赖于rtc 
void rtc_init(void)
{
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟
    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();//使能bkp时钟
    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//允许访问备份域
    
    rtc_handle.Instance = RTC;
    rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;//分频系数32768-1 = 32767
    rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE; //侵入脚：不使用侵入检测相关内容
    HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}
//在msp函数中设置使能RTC、设置时钟源、中断配置
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
    __HAL_RCC_RTC_ENABLE();
    
    RCC_OscInitTypeDef osc_initstruct = {0};
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef periphclk_initstruct = {0};
    
    osc_initstruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;//LSE
    osc_initstruct.LSEState = RCC_LSE_ON;//LSE的状态：打开
    osc_initstruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;//锁向环：none
    HAL_RCC_OscConfig(&osc_initstruct);//配置振荡器

    periphclk_initstruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;//配置RTC
    periphclk_initstruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;//RTC时钟选择LSE
    HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&periphclk_initstruct);//配置RTC时钟源
    
    HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn,2,2);//中断
    HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
    
}
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)//中断处理函数
{
    HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&rtc_handle);
}
void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
    printf("闹钟响了。。。\r\n");
}

//读rtc,读出来是2个字符16个字节，十六位寄存器，bkrx指定读的是哪个寄存器
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx)
{
    uint32_t data = 0;
    //读bkp寄存器
    data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&rtc_handle, bkrx);
    return (uint16_t)data; 
}
//写rtc，写进哪个寄存器？bkrx，写进去什么？data
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx,uint16_t data)
{
    //写bkp寄存器
    HAL_RTCEx_BKUPWrite(&rtc_handle, bkrx, data);
}
void rtc_get_time(void)//获取时间
{
    RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};//获取时间
    RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};//获取日期
    
    HAL_RTC_GetTime(&rtc_handle, &rtc_time, RTC_FORMAT_BIN);
    HAL_RTC_GetDate(&rtc_handle, &rtc_date, RTC_FORMAT_BIN);
    
    printf("rtc time: %d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\r\n", rtc_date.Year + 2000, rtc_date.Month, rtc_date.Date,
        rtc_time.Hours, rtc_time.Minutes, rtc_time.Seconds);
}

void rtc_set_time(struct tm time_data)//设置时间（年月日时分秒）
{
    RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};
    RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};
    
    rtc_time.Hours = time_data.tm_hour;
    rtc_time.Minutes = time_data.tm_min;
    rtc_time.Seconds = time_data.tm_sec;
    HAL_RTC_SetTime(&rtc_handle, &rtc_time, RTC_FORMAT_BIN);
    
    rtc_date.Year = time_data.tm_year - 2000;
    rtc_date.Month = time_data.tm_mon;
    rtc_date.Date = time_data.tm_mday;
    HAL_RTC_SetDate(&rtc_handle, &rtc_date, RTC_FORMAT_BIN);
    
    while(!__HAL_RTC_ALARM_GET_FLAG(&rtc_handle, RTC_FLAG_RTOFF));
}
void rtc_set_alarm(struct tm alarm_data)//设置闹钟
{
    RTC_AlarmTypeDef alarm = {0};
    
    alarm.Alarm = RTC_ALARM_A;//闹钟
    alarm.AlarmTime.Hours = alarm_data.tm_hour;//时间的设置:时分秒
    alarm.AlarmTime.Minutes = alarm_data.tm_min;
    alarm.AlarmTime.Seconds = alarm_data.tm_sec;
    
    HAL_RTC_SetAlarm_IT(&rtc_handle, &alarm, RTC_FORMAT_BIN);
}

rtc.h

#ifndef __RTC_H__
#define __RTC_H__


#include "sys.h"
#include "time.h"

void rtc_init(void);
uint16_t rtc_read_bkr(uint8_t bkrx);
void rtc_write_bkr(uint8_t bkrx, uint16_t data);
void rtc_get_time(void);
void rtc_set_time(struct tm time_data);
void rtc_set_alarm(struct tm alarm_data);

#endif

执行结果如下