[经验]

GD32VF103 RTC外设的使用方法

2023-8-16 08:14:33

353 GD32VF103 RTC

实时时钟（Real-time Clock，RTC）常用于制作时钟日历。RTC电路分属于两个电源域：备份域和VDD电源域。RTC的核心计数部分在备份域中，可在VDD断电VBAT供电时保持RTC的计数，当系统复位或者从待机模式唤醒时，RTC的设置和时间也都保持不变。本期内容将通过一个显示当前时间的例程带领大家初步了解GD32VF103的RTC外设的使用方法。

系统环境

Windows 10-64bit
软件平台
NucleiStudio IDE 202102版或 PlatformIO IDE
硬件需求
RV-STAR开发板

GD32VF103的RTC电路

GD32VF103的RTC电路包含两个主要部分，分别是位于PCLK1时钟域的APB接口和位于RTC时钟域的RTC内核：

APB接口与APB1总线相连，包含一组寄存器，可通过APB1总线对其进行访问。
RTC内核包含两个主要模块，一个是RTC预分频模块，模块包含一个20位可编程预分频器，该分频器可以通过对RTC时钟源分频产生SC_CLK，如果RTC_INTEN寄存器中的秒中断标志位被使能，在每个SC_CLK上升沿，RTC会产生一个秒中断。另外一个模块是一个32位可编程计数器，其数值可以被初始化为当前系统时间。如果RTC_INTEN的闹钟中断标志位被使能，RTC会在系统时间等于闹钟时间（存储于RTC_ALRMH/L寄存器）时产生一个闹钟中断。

RTC的主要特征如下：
32位可编程计数器，用于计数运行时间
可编程的预分频器，分频系数最高可达2^20
独立时钟域：

PCLK1时钟域
RTC时钟域（该时钟域必须比PCLK1时钟至少慢4倍）

RTC时钟源：

HXTAL时钟除以128
LXTAL振荡电路时钟
IRC40K振荡电路时钟

可屏蔽的中断源：

闹钟中断
秒中断
溢出中断

实验部分

本期的实验将使用RV-STAR的RTC外设实现显示当前时间的功能，例程的整体实现思路如下：

首先需要初始化RTC外设：使能时钟源和配置预分频系数等
对于是否通过串口打印输出当前时间，声明一个状态变量并赋值为0
然后用户通过串口人工输入当前的时间对RTC的寄存器进行配置
RTC进入自动计数模式，每秒产生一个中断，在中断服务程序中将状态变量置1
主程序中运行一个循环体，判断状态变量的值，如果为1，则读取RTC寄存器存储的当前时间然后打印输出到串口

重点讲解一下RTC外设的初始化配置，其代码片段如下：
[size=0.85em]void rtc_configuration(void)
{
/* enable PMU and BKPI clocks */
rcu_periph_clock_enable(RCU_BKPI);
rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

/* allow access to BKP domain */
pmu_backup_write_enable();
/* reset backup domain */
bkp_deinit();

/* enable LXTAL */
rcu_osci_on(RCU_LXTAL);
/* wait till LXTAL is ready */
rcu_osci_stab_wait(RCU_LXTAL);
/* select RCU_LXTAL as RTC clock source */
rcu_rtc_clock_config(RCU_RTCSRC_LXTAL);

/* enable RTC Clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_RTC);
/* wait for RTC registers synchronization */
rtc_register_sync_wait();
/* wait until last write operation on RTC registers has finished */
rtc_lwoff_wait();

/* enable the RTC second interrupt*/
rtc_interrupt_enable(RTC_INT_SECOND);
/* wait until last write operation on RTC registers has finished */
rtc_lwoff_wait();

/* set RTC prescaler: set RTC period to 1s */
rtc_prescaler_set(32767);
/* wait until last write operation on RTC registers has finished */
rtc_lwoff_wait();
}

由于使用RV-STAR板载的32.768K的晶振作为RTC时钟源，因此配置时要选择LXTAL，同时要注意预分频系数的设置，另外每次对RTC的写操作，均要等待写入完成，例程其余部分的代码均有详细注释，读者们可以自行阅读，相关代码：https://github.com/Nuclei-Software/nuclei-board-labs/tree/master/rvstar/rtc/rtc_display_time。
将完整代码进行编译上传至RV-STAR开发板，打开串口终端（图中使用PlatformIO的串口终端，也可以使用其他的串口工具）：

然后在串口终端中依次输入当前时间的时、分、秒数据，时钟功能就正常开启了，将会每秒刷新输出一次当前时间，如下图：

如果按下复位按钮，程序会重启，但只要保持通电，RTC的计时会正常进行，数据也不会丢失，按下复位后的串口打印结果见下图：

复位后依然正常显示当前时间，说明RTC外设按照我们期望的功能在运行。如果拔掉USB数据线，供电完全切断，那数据将会丢失，需要再次配置当前时间。
有条件的读者也可以尝试将锂电池及底座焊接到RV-STAR背面预留的焊接处，那样即使USB数据线的供电切断，RTC也可以依靠电池电源保存数据并持续计时。
由于GD32VF103的RTC外设较为简单，硬件上仅有时钟（时/分/秒）相关的寄存器，而没有日历相关的寄存器，因此如果要实现完整的日历时钟显示，需要用软件来实现日历，留给读者自行探索。