RTC
实时时钟(Real-Time Clock)
BKP简介
- BKP(Backup Registers)备份寄存器
- BKP可用于存储用户应用程序数据。当VDD(2.0
3.6V)电源被切断,他们仍然由VBAT(1.83.6V)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 - TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除
- RTC引脚输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲
- 存储RTC时钟校准寄存器
- 用户数据存储容量:
- 20字节(中容量和小容量)/ 84字节(大容量和互联型)
BKP基本结构
-
左侧绿色部分:
- VBAT:备份电池供电(1.8~3.6V),当主电源VDD断电时,通过VBAT维持备份寄存器和RTC的供电
- 侵入检测:TAMPER引脚检测到侵入事件时,会清除所有备份寄存器的内容
- 时钟输出:RTC引脚可输出RTC校准时钟、闹钟脉冲或秒脉冲信号
-
右侧橙色部分(备份寄存器区域):
- DR1 [15:0]到DR42 [15:0]:用户数据存储寄存器,每个寄存器16位
- 状态寄存器:存储系统状态信息
- RTC时钟校准寄存器:用于RTC时钟精度校准
- 大容量和互联型:提供更多的备份寄存器空间(84字节 vs 20字节)
这些备份寄存器的特点是:即使在系统复位、电源复位或待机模式下,只要VBAT有电,数据就不会丢失,非常适合存储重要的配置参数和RTC相关数据。
RTC简介
- RTC(Real Time Clock)实时时钟
- RTC是一个独立的定时器,可为系统提供时钟和日历的功能
- 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(1.83.6V)供电继续走时 - 32位的可编程计数器,可对应Unix时间戳的秒计数器
- 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)
RTC框图
RTC框图解析:
-
时钟源选择(左侧):
- RTCCLK:RTC时钟源输入,可以选择三种时钟源
- 后备区域:整个RTC模块位于后备区域,由VBAT供电维持
-
预分频器(RTC_PRL):
- 20位可编程预分频器:将输入时钟分频到1Hz
- RTC_DIV:预分频器的分频值寄存器
- 例如:32.768KHz晶振需要设置预分频器为32767,得到1Hz的秒脉冲
-
计数器(RTC_CNT):
- 32位计数器:记录从设定时间开始的秒数
- 每秒递增1,可对应Unix时间戳
- RTC_Second:秒中断信号
-
闹钟寄存器(RTC_ALR):
- 闹钟比较器:将当前计数值与设定的闹钟值比较
- RTC_Alarm:闹钟中断信号
- 当计数器值等于闹钟值时触发中断
-
控制和状态(右侧):
- RTC_CR(控制寄存器):
- SECIE:秒中断使能
- ALRIE:闹钟中断使能
- OWIE:溢出中断使能
- RTC_CR(控制寄存器):
-
中断控制:
- NVIC中断控制器:处理RTC产生的中断
- 唤醒控制:RTC_Alarm可用于从待机模式唤醒系统
- WKP_STDBY:待机模式唤醒信号
工作流程:
- 选择合适的时钟源(通常是32.768KHz的LSE)
- 配置预分频器将时钟分频到1Hz
- 设置初始计数值(时间戳)
- 可选设置闹钟值和中断使能
- RTC开始计时,每秒递增计数器
- 当需要时可读取计数器获得当前时间戳
RTC基本结构
硬件电路



RTC操作注意事项
- 执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问:
- 设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN,使能PWR和BKP时钟
- 使用
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE) - 使用
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE)
- 使用
- 设置PWR_CR的DBP,使能对BKP和RTC的访问
- 使用
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE)
- 使用
- 设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN,使能PWR和BKP时钟
- 若在读取RTC寄存器时,RTC的APB1接口曾经处于禁止状态,则软件首先必须等待RTC_CRL寄存器中的RSF位(寄存器同步标志)被硬件置1
- 使用
RTC_WaitForSynchro()函数等待同步
- 使用
- 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
- 使用
RTC_EnterConfigMode()进入配置模式 - 配置完成后使用
RTC_ExitConfigMode()退出配置模式 - 库函数内部已处理,不需要手动调用
- 使用
- 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
- 使用
RTC_WaitForLastTask()函数等待上一次操作完成
- 使用
例子
读写备份寄存器
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量
uint16_t ArrayWrite[] = {0x1234, 0x5678}; //定义要写入数据的测试数组
uint16_t ArrayRead[2]; //定义要读取数据的测试数组
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Key_Init(); //按键初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "W:");
OLED_ShowString(2, 1, "R:");
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //开启PWR的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //开启BKP的时钟
/*备份寄存器访问使能*/
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使用PWR开启对备份寄存器的访问
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 1) //按键1按下
{
ArrayWrite[0] ++; //测试数据自增
ArrayWrite[1] ++;
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, ArrayWrite[0]); //写入测试数据到备份寄存器
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2, ArrayWrite[1]);
OLED_ShowHexNum(1, 3, ArrayWrite[0], 4); //显示写入的测试数据
OLED_ShowHexNum(1, 8, ArrayWrite[1], 4);
}
ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1); //读取备份寄存器的数据
ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayRead[0], 4); //显示读取的备份寄存器数据
OLED_ShowHexNum(2, 8, ArrayRead[1], 4);
}
}实时时钟
#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H
extern uint16_t MyRTC_Time[];
void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);
#endif#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <time.h>
uint16_t MyRTC_Time[] = {2023, 1, 1, 23, 59, 55}; //定义全局的时间数组,数组内容分别为年、月、日、时、分、秒
void MyRTC_SetTime(void); //函数声明
/**
* 函 数:RTC初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void MyRTC_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //开启PWR的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //开启BKP的时钟
/*备份寄存器访问使能*/
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使用PWR开启对备份寄存器的访问
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5) //通过写入备份寄存器的标志位,判断RTC是否是第一次配置
//if成立则执行第一次的RTC配置
{
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //开启LSE时钟
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET); //等待LSE准备就绪
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //选择RTCCLK来源为LSE
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //RTCCLK使能
RTC_WaitForSynchro(); //等待同步
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
RTC_SetPrescaler(32768 - 1); //设置RTC预分频器,预分频后的计数频率为1Hz
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
MyRTC_SetTime(); //设置时间,调用此函数,全局数组里时间值刷新到RTC硬件电路
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5); //在备份寄存器写入自己规定的标志位,用于判断RTC是不是第一次执行配置
}
else //RTC不是第一次配置
{
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);
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); //即使不是第一次配置,也需要再次开启LSI时钟
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
}
}*/
/**
* 函 数:RTC设置时间
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 说 明:调用此函数后,全局数组里时间值将刷新到RTC硬件电路
*/
void MyRTC_SetTime(void)
{
time_t time_cnt; //定义秒计数器数据类型
struct tm time_date; //定义日期时间数据类型
time_date.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900; //将数组的时间赋值给日期时间结构体
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];
time_cnt = mktime(&time_date) - 8 * 60 * 60; //调用mktime函数,将日期时间转换为秒计数器格式
//- 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
RTC_SetCounter(time_cnt); //将秒计数器写入到RTC的CNT中
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
}
/**
* 函 数:RTC读取时间
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 说 明:调用此函数后,RTC硬件电路里时间值将刷新到全局数组
*/
void MyRTC_ReadTime(void)
{
time_t time_cnt; //定义秒计数器数据类型
struct tm time_date; //定义日期时间数据类型
time_cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60; //读取RTC的CNT,获取当前的秒计数器
//+ 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
time_date = *localtime(&time_cnt); //使用localtime函数,将秒计数器转换为日期时间格式
MyRTC_Time[0] = time_date.tm_year + 1900; //将日期时间结构体赋值给数组的时间
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;
}#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
MyRTC_Init(); //RTC初始化
/*显示静态字符串*/
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(); //RTC读取时间,最新的时间存储到MyRTC_Time数组中
OLED_ShowNum(1, 6, MyRTC_Time[0], 4); //显示MyRTC_Time数组中的时间值,年
OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2); //月
OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2); //日
OLED_ShowNum(2, 6, MyRTC_Time[3], 2); //时
OLED_ShowNum(2, 9, MyRTC_Time[4], 2); //分
OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2); //秒
OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetCounter(), 10); //显示32位的秒计数器
OLED_ShowNum(4, 6, RTC_GetDivider(), 10); //显示余数寄存器
}
}