如何利用STM32-RTC实时时钟实现毫秒计时？

  1、RTC时钟简介

  　　STM32 的实时时钟（RTC）是一个独立的定时器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。 详细资料请参考ALIENTEK的官方文档——《STM32F1开发指南（精英版-库函数版）》，以下为博主摘录要点：
   
  

• RTC 模块和时钟配置系统(RCC_BDCR 寄存器)在后备区域 ，系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和 RTC ，所以在要设置时间之前， 先要取消备份区域（BKP）的写保护
  
• RTC 内核完全独立于 RTC APB1 接口，而软件是通过 APB1 接口访问 RTC 的预分频值、计数器值和闹钟值，因此需要等待时钟同步，寄存器同步标志位（RSF）会硬件置1
  
• RTC相关寄存器包括：控制寄存器（CRH、CRL）、预分频装载寄存器（PRLH、PRLL）、预分频器余数寄存器（DIVH、DIVL）、计数寄存器（CNTH、CNTL）、闹钟寄存器（ALRH、ALRL）
  
• STM32备份寄存器，存RTC校验值和一些重要参数，最大字节84，可由VBAT供电
  
• 计数器时钟频率：RTCCLK频率/(预分频装载寄存器值+1)
  
  

2、软硬件设计

  　　由于RTC是STM32芯片自带的时钟资源，所以自主开发的时候只需要在设计时加上晶振电路和纽扣电池即可。编程时在HARDWARE文件夹新建 rtc.c、rtc.h 文件。
  3、时钟配置与函数编写

  　　为了使用RTC时钟，需要进行配置和时间获取，基本上按照例程来写就可以了。为避免零散，我将附上完整代码。函数说明如下：
  rtc.c中需要编写的函数列表  

RTC_Init（void）	配置时钟
RTC_NVIC_Config（void）	中断分组
RTC_IRQHandler(void)	秒中断处理
RTC_Set（u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec）	设置时间
RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)	闹钟设置
RTC_Get(void)	获取时钟
RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)	星期计算
Is_Leap_Year(u16 year)	闰年判断

  　　事实上，以上函数并不都要，闹钟没有用到的话就不要，秒中断也可以不作处理，看项目需求。
   


1 #include "sys.h"  2 #include "delay.h"  3 #include "rtc.h"               4          5 _calendar_obj calendar;//时钟结构体   6    7 static void RTC_NVIC_Config(void)  8 {      9     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 10     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;        //RTC全局中断 11     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;    //先占优先级1位,从优先级3位 12     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;    //先占优先级0位,从优先级4位 13     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;        //使能该通道中断 14     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);        //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器 15 } 16  17 //实时时钟配置 18 //初始化RTC时钟,同时检测时钟是否工作正常 19 //BKP->DR1用于保存是否第一次配置的设置 20 //返回0:正常 21 //其他:错误代码 22  23 u8 RTC_Init(void) 24 { 25     //检查是不是第一次配置时钟 26     u8 temp=0; 27     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);    //使能PWR和BKP外设时钟    28     PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);    //使能后备寄存器访问   29     if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5051)        //从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎 30     {                   31         BKP_DeInit();    //复位备份区域      32         RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);    //设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振 33         while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&&temp<250)    //检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪 34         { 35             temp++; 36             delay_ms(10); 37         } 38         if(temp>=250)return 1;//初始化时钟失败,晶振有问题         39         RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);        //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟     40         RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);    //使能RTC时钟   41         RTC_WaitForLastTask();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 42         RTC_WaitForSynchro();        //等待RTC寄存器同步   43         RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);        //使能RTC秒中断 44         RTC_WaitForLastTask();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 45         RTC_EnterConfigMode();/// 允许配置     46         RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值 47         RTC_WaitForLastTask();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 48         RTC_Set(2018,4,2,17,37,00);  //设置时间     49         RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式   50         BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5051);    //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据 51     } 52     else//系统继续计时 53     { 54  55         RTC_WaitForSynchro();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 56         RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);    //使能RTC秒中断 57         RTC_WaitForLastTask();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 58     } 59     RTC_NVIC_Config();//RCT中断分组设置                                  60     RTC_Get();//更新时间     61     return 0; //ok 62  63 }                              64 //RTC时钟中断 65 //每秒触发一次   66 //extern u16 tcnt;  67 void RTC_IRQHandler(void) 68 {          69 //    if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)//秒钟中断 70 //    {                             71 //        RTC_Get();//更新时间    72 //     } 73 //    if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET)//闹钟中断 74 //    { 75 //        RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);        //清闹钟中断           76 //      RTC_Get();                //更新时间    77 //      //printf("Alarm Time:%d-%d-%d %d:%d:%dn",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);//输出闹铃时间     78 //         79 //      }                                                     80     RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW);        //清闹钟中断 81     RTC_WaitForLastTask();                                                    82 } 83  84  85 //判断是否是闰年函数 86 //月份   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12 87 //闰年   31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 88 //非闰年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 89 //输入:年份 90 //输出:该年份是不是闰年.1,是.0,不是 91 u8 Is_Leap_Year(u16 year) 92 {               93     if(year%4==0) //必须能被4整除 94     {  95         if(year%100==0)  96         {  97             if(year%400==0)return 1;//如果以00结尾,还要能被400整除         98             else return 0;    99         }else return 1;   100     }else return 0;    101 }102 103 104 //设置时钟105 //把输入的时钟转换为秒钟106 //以1970年1月1日为基准107 //1970~2099年为合法年份108 //返回值:0,成功;其他:错误代码.109 //月份数据表                                             110 const u8  table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}; //月修正数据表      111 const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};//平年的月份日期表112 113 u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)114 {115     u16 t;116     u32 seccount=0;117     if(syear<1970||syear>2099)return 1;       118     for(t=1970;t2099)return 1;       152     for(t=1970;t=365)195         {                 196             if(Is_Leap_Year(temp1))//是闰年197             {198                 if(temp>=366)temp-=366;//闰年的秒钟数199                 else {temp1++;break;}  200             }201             else temp-=365;      //平年 202             temp1++;  203         }   204         calendar.w_year=temp1;//得到年份205         temp1=0;206         while(temp>=28)//超过了一个月207         {208             if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1)//当年是不是闰年/2月份209             {210                 if(temp>=29)temp-=29;//闰年的秒钟数211                 else break; 212             }213             else 214             {215                 if(temp>=mon_table[temp1])temp-=mon_table[temp1];//平年216                 else break;217             }218             temp1++;  219         }220         calendar.w_month=temp1+1;    //得到月份221         calendar.w_date=temp+1;      //得到日期 222     }223     temp=timecount%86400;             //得到秒钟数          224     calendar.hour=temp/3600;         //小时225     calendar.min=(temp%3600)/60;     //分钟    226     calendar.sec=(temp%3600)%60;     //秒钟227     calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);//获取星期228     calendar.msec=(32767-RTC_GetDivider())*    1000/32767;229     return 0;230 }    231 232 233 //获得现在是星期几234 //功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)235 //输入参数：公历年月日 236 //返回值：星期号                                                                                         237 u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)238 {    239     u16 temp2;240     u8 yearH,yearL;241     242     yearH=year/100;    yearL=year%100; 243     // 如果为21世纪,年份数加100  244     if (yearH>19)yearL+=100;245     // 所过闰年数只算1900年之后的  246     temp2=yearL+yearL/4;247     temp2=temp2%7; 248     temp2=temp2+day+table_week[month-1];249     if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;250     return(temp2%7);251 }rtc.c

1 #include "sys.h" 2  3 //时间结构体 4 typedef struct  5 { 6     vu8 hour;//vu8 7     vu8 min; 8     vu8 sec; 9     vu16 msec;10     11     //公历日月年周12     vu16 w_year;13     vu8  w_month;14     vu8  w_date;15     vu8  week;         16 }_calendar_obj;                     17 18 extern _calendar_obj calendar;    //日历结构体19 extern u8 const mon_table[12];    //月份日期数据表20 21 u8 RTC_Init(void);        //初始化RTC,返回0,失败;1,成功;22 u8 Is_Leap_Year(u16 year);//平年,闰年判断23 24 //u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec);25 u8 RTC_Get(void);         //更新时间   26 u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day);27 u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec);//设置时间rtc.h
4、秒钟计时原理

　　使用外部32.768KHz的晶振作为时钟的输入频率，设置预分频装载寄存器的值为32767，根据计算公式，刚好可以得到1秒的计数频率。时间基准设置为1970年1月1日0时0分0秒，后续的时间都以这个为基准进行计算。RTC计数器是32位的，理论上可以记录136年左右的时间。（注意不必在秒中断里更新时间）
5、毫秒计时原理

　　如果要获取到毫秒级的时钟怎么办？在我的项目中就有这样的要求。事实上，获取毫秒时钟也非常简单。
　　查阅开发指南，RTC预分频器余数寄存器（RTC_DIVH、RTC_DIVL），这两个寄存器的作用就是用来获得比秒钟更为准确的时钟。 该寄存器的值自减的，用于保存还需要多少时钟周期获得一个秒信号。在一次秒钟更新后，由硬件重新装载。这两个寄存器和 RTC 预分频装载寄存器位数是一样的。也就是说，如果预分频装载寄存器的值为32767，那么余数寄存器就会在每一次秒更新时由硬件重新装载为32767，然后向下计数，计数到0表示一秒，也即1000ms。
　　因此，我们在时钟结构体中添加msec成员
1 //时间结构体 2 typedef struct  3 { 4     vu8 hour;//vu8 5     vu8 min; 6     vu8 sec; 7     vu16 msec; 8      9     //公历日月年周10     vu16 w_year;11     vu8  w_month;12     vu8  w_date;13     vu8  week;         14 }_calendar_obj;　　获取毫秒时间
1 calendar.msec=(32767-RTC_GetDivider())*1000/32767;6、修改时间　　

　　如果RTC时钟在使用的过程中不准了（我遇到的情况大概是掉电跑了2个月，重新测试的时候差了2分钟左右），可以重新校准时钟。我们在备份区域 BKP_DR1 中写入 0X5051 ，下次开机（或复位）的时候，先读取 BKP_DR1 的值，然后判断是否是 0X5051来决定是不是要配置。 如果要修改时间，请将0x5051改为其它数据，修改RTC_Set函数实参，再重新烧写一下程序即可。
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5051){    ...    RTC_EnterConfigMode();/// 允许配置        RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值    RTC_WaitForLastTask();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成    RTC_Set(2018,4,2,17,37,00);  //设置时间        RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式      BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5051);    //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据    }