如何利用STM32的实时时钟RTC去测量日期时间呢

STM32的实时时钟RTC有何功能？怎样去使用它呢？
如何利用STM32的实时时钟RTC去测量日期时间呢？

张桂荣

2021-12-13 11:10:21

实验目的

本实验旨在掌握STM32的实时时钟RTC的使用，利用其测量日期时间，数据手册请参看16章。
实验简介

STM32的实时时钟（RTC）是一个独立的定时器。STM32的RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可以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）是在后备区域，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
系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和RTC，以防止对后备区域（BKP）的意外写操作。所以在要设置时间之前，先要取消备份区域（BKP）写保护，
STM32的RTC具有掉电继续运行的特性，在主电源VDD断开时，为了RTC外设掉电继续运行，必须给STM32芯片通过VBAT引脚接上锂电池，当主电源VDD有效时，由VDD给RTC外设供电。当VDD掉电后，由VBAT给RTC外设供电，但无论由什么电源供电，RTC中的数据都保存在属于RTC的备份区域中，若主电源VDD和VBAT都掉电，那么备份域中保存的所有数据将丢失。备份域除了RTC模块的寄存器，还有42个16位的寄存器可以在VDD掉电的情况下保存用户程序的数据，系统复位或电源复位时，这些数据也不会复位。
从RTC的定时器特性来说，它是一个32位的计数器，只能向上计数。它使用的时钟源有三种，分别为高速外部时钟的128分频：HSE/128；低速内部时钟LSI；使用HSE分频时钟或LSI的话，在主电源VDD掉电的情况下，这两个时钟源都会受到影响，因此没法保证RTC正常工作。因此RTC一般使用低速外部时钟LSE，频率为实时时钟模块中常用的32.768KHz，这是因为32768=2的15次方，分频容易实现，所以它被广泛应用到RTC模块。在主电源VDD有效的情况下（待机），RTC还可以配置闹钟事件使STM32退出待机模式

HAL库代码

main.c

#include "MyIncludes.h"

u16 sys_cnt = 0;
void systick_isr(void)
{
  if(sys_cnt <100 )
  sys_cnt++;
  else
  {
sys_cnt = 0;
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5);
  }
}

void rtc_disp(void)
{
  char date[15];
  //用来存储日期
  char time[15];
  //用来存储时间
  sprintf((char*)date,"20%d%d/%d%d/%d%d ",Calendar.RTC_Year%10,Calendar.RTC_Year%10,Calendar.RTC_Mon/10,Calendar.RTC_Mon%10,Calendar.RTC_Mday/10,Calendar.RTC_Mday%10);
  //sprintf函数打印到字符串中（将数值转换成对应字符串形式，就是变换成ASCALL码）

  sprintf((char*)time,"%d%d:%d%d:%d%dn",Calendar.RTC_Hour/10,Calendar.RTC_Hour%10,Calendar.RTC_Min/10,Calendar.RTC_Min%10,Calendar.RTC_Sec/10,Calendar.RTC_Sec%10);

printf(date);
//发送日期
printf(time);
//发送时间


}

int main()
{
  System_Init();
  //系统初始化
  LED_Init();
  //LED初始化
  SysTick_Init(systick_isr);
  //SysTick初始化
  USART1_Init(115200,NULL,NULL);
  //串口1初始化  波特率：115200
  //发送完成回调为空接收回调为空
  RTC_Init(rtc_disp);
  //实时时钟初始化
  while(1)
  {
RTC_Process();
//RTC处理函数
  }
}

rtc.h

#ifndef __RTC_H
#define __RTC_H

#include "stm32f1xx.h"
#include "stm32_types.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

typedef struct
{
u8 RTC_Sec;
//秒
u8 RTC_Min;
//分
u8 RTC_Hour;
//时
u8 RTC_Mday;
//日
u8 RTC_Mon;
//月
u8 RTC_Year;
//年
u8 RTC_Wday;
//星期
}_Calendar_obj;
//日历结构体

extern _Calendar_obj Calendar;
//结构体声明

typedef struct
{
  void (*Operation)(void);
  //函数指针
}_RTC_Fun;

void RTC_SetDateTime(_Calendar_obj datatime);
//设置RTC的日期时间函数

_Calendar_obj RTC_GetDateTime(void);
//获取RTC日期时间函数

void RTC_Init(void(*rtc)(void));
//RTC初始化函数

void RTC_Process(void);
//RTC处理

#endif

rtc.c

#include "rtc.h"
_Calendar_obj Calendar;
//日历时钟结构体变量声明
RTC_HandleTypeDef RTCHandle;
//时间句柄结构体变量声明
_RTC_Fun rtc_fun;
//用户函数结构体变量声明

u8 const table_week[12] = {0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5};
//月修正表数据
/*假设1月1日是星期一，那么2月1日是星期四，（4-1=3），故是3
3月1日是星期四，（4-1=3），4月1日是星期日（7-1=6），依次类推，
前提这一年是平年
*/

u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)
//作用算出周几
{
  u16 temp2;
  u8 yearH,yearL;

  yearH = year/100;
  yearL = year%100;
  if(yearH >19 )
  yearL+=100;
  //这几行算出本年距离1900年的差
  temp2 = yearL + yearL/4;
  //算出除了一年中除正周外累计多出来的天数    365%7=1 闰年的个数：366-365=1
  temp2 = temp2%7;
  //除去整周的天数
  temp2 = temp2+day+table_week[month-1];
  //现在temp2是除去整周的天数，加上本日的天数在加上月修正表数据
  if(yearL%4 == 0 && month <3 )
  temp2--;
  //如果是闰年1月2月的话要减去1，因为yearl多出来的一天加上去了，也就是
  //2月29日，多出来的一天再三月份以后才能加
  return (temp2%7);
  //这个就是本周星期几
  /*在这里我们举个栗子吧：假设时间是2020年2月29日，那么首先yearH=20，
  yearl=20，因为yearH = 20 >19 那么yeal+=100  那么yeal = 120天
  temp2 = yearL + yearL/4; 120+30 = 150 天， 150%7 = 3，
  3+29+3 = 35  35-1=34  34%7=6  也就是星期六，我们看下日历确实
  是星期六*/
}

void RTC_SetDateTime(_Calendar_obj datetime)
//先看void RTC_Init(void (*rtc)(void))函数
//设置RTC的日期和时间
{
  RTC_DateTypeDef SetDate;
  //设置日期结构体声明
  RTC_TimeTypeDef SetTime;
  //设置时间结构体声明

  SetDate.Date = datetime.RTC_Mday;
  SetDate.Month = datetime.RTC_Mon;
  SetDate.Year = datetime.RTC_Year;
  //0~99
  SetDate.WeekDay = datetime.RTC_Wday;
  SetTime.Hours = datetime.RTC_Hour;
  SetTime.Minutes = datetime.RTC_Min;
  SetTime.Seconds = datetime.RTC_Sec;

  HAL_RTC_SetDate(&RTCHandle,&SetDate,RTC_FORMAT_BIN);
  //设置日期
  HAL_RTC_SetTime(&RTCHandle,&SetTime,RTC_FORMAT_BIN);
  //设置时间
  return ;
}

_Calendar_obj RTC_GetDateTime(void)
//先看void RTC_Process(void)
//获取RTC日期时间
{
RTC_DateTypeDef SetDate;
RTC_TimeTypeDef SetTime;
_Calendar_obj datetime;

HAL_RTC_GetTime(&RTCHandle,&SetTime,RTC_FORMAT_BIN);
//获取时间
HAL_RTC_GetDate(&RTCHandle,&SetDate,RTC_FORMAT_BIN);
//获取日期
datetime.RTC_Sec = SetTime.Seconds;
datetime.RTC_Min = SetTime.Minutes;
datetime.RTC_Hour = SetTime.Hours;
datetime.RTC_Mday = SetDate.Date;
datetime.RTC_Mon = SetDate.Month;
datetime.RTC_Year = SetDate.Year;
datetime.RTC_Wday = SetDate.WeekDay;

return datetime;
}

void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
//在HAL_RTC_Init中调用
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
  //RCC内部/外部振荡器（HSE、HSI、LSE和LSI）配置结构变量声明
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct;
  //RCC扩展时钟结构变量声明
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  //备份电源使能

  HAL_PWR_EnableBkUpAccess();
  //电源使能唤醒

  __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
//使能BKP时钟
//配置时钟源
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
  //要配置的振荡器
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  //PLL的状态未配置
  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
  //振荡器状态  振荡器开启
  HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
  //RCC配置

  PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;
  //要配置的拓展时钟  外部时钟 0x0000001
  PeriphClkInitStruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;
  //指定RTC时钟源  用作RTC时钟的LSE振荡器时钟
  HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct);
//配置拓展时钟
  __HAL_RCC_RTC_ENABLE();
// 使能RTC
}

void RTC_Init(void (*rtc)(void))
{
_Calendar_obj DateTime;
//日历结构体变量声明

RTCHandle.Instance = RTC;
//寄存器基址 RTC
RTCHandle. Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;
//指定BIC  异分频系数 0xffffffff  自动获取1s时机基
RTCHandle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;
//指定那个信号路由到RTC针 0x00000000
//篡改针上没有输出
HAL_RTC_Init(&RTCHandle);
//初始化RTC参数

DateTime.RTC_Hour = 23;
DateTime.RTC_Min = 59;
DateTime.RTC_Sec = 50;
DateTime.RTC_Year = 16;
DateTime.RTC_Mon = 8;
DateTime.RTC_Mday = 21;
DateTime.RTC_Wday = RTC_Get_Week(DateTime.RTC_Year+2000,DateTime.RTC_Mon,DateTime.RTC_Mday);
//2016年8月21日23时59分50秒
RTC_SetDateTime(DateTime);
//设置RTC的时间和日期
rtc_fun.Operation = rtc;

return ;
}

u8 last_sec = 0;
void RTC_Process(void)
//RTC处理
{
  Calendar = RTC_GetDateTime();
  if(last_sec != Calendar.RTC_Sec)
  {
last_sec = Calendar.RTC_Sec;
if(rtc_fun.Operation != NULL)
rtc_fun.Operation();
//每一秒刷新一次
  }
}

寄存器代码
main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
#include "key.h"
#include "rtc.h"

int main(void)
{
char t[20];
Stm32_Clock_Init(9); //ÏµÍ³Ê±ÖÓÉèÖÃ
uart_init(72,115200); //´®¿Ú³õÊ¼»¯Îª115200
delay_init(72);         //ÑÓÊ±³õÊ¼»¯
LED_Init();       //³õÊ¼»¯ÓëLEDÁ¬½ÓµÄÓ²¼þ½Ó¿Ú
while(RTC_Init())
{

}

while(1)
{

LED2=!LED2;
delay_ms(100);
   sprintf((char*)t,"%d:%d:%drn",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);
   printf(t);

}
}

RTC.h

#ifndef __RTC_H
#define __RTC_H
#include "sys.h"

typedef struct
{
vu8 hour;
vu8 min;
vu8 sec;
vu16 w_year;
vu8  w_month;
vu8  w_date;
vu8  week;
}_calendar_obj;
extern _calendar_obj calendar;
//日历结构体

void Disp_Time(u8 x,u8 y,u8 size);
//在制定位置开始显示时间
void Disp_Week(u8 x,u8 y,u8 size,u8 lang);
//在指定位置显示星期
u8 RTC_Init(void);
//初始化RTC 失败返回1 成功返回0
u8 Is_Leap_Year(u16 year);
//平年瑞年判断
u8 RTC_Get(void);
//获取时间
u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day);
u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec);
//设置时间
u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec);
//设置闹钟
#endif

俞敏东

2021-12-13 11:10:37

RTC.C

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "rtc.h"
#include "LED.h"


_calendar_obj calendar;
//时钟结构体

u8 RTC_Init(void)
{

u8 temp=0;
//检查是不是第一次配置时钟
if(BKP->DR1!=0X5050)//第一次配置
{
      RCC->APB1ENR|=1<<28;
      //使用电源时钟
RCC->APB1ENR|=1<<27;
//使能备份时钟
PWR->CR|=1<<8;
//取消备份区写保护
RCC->BDCR|=1<<16;
//备份区域软复位
RCC->BDCR&=~(1<<16);
//备份区域软复位结束
      RCC->BDCR|=1<<0;
      //开启外部低速振荡器
      while((!(RCC->BDCR&0X02))&&temp<250)
      //等待外部时钟就绪
{
temp++;
delay_ms(10);
};

if(temp>=250)return 1;
//初始化时钟失败，晶振有问题
RCC->BDCR|=1<<8;
//LSE作为RTC时钟
RCC->BDCR|=1<<15;
//RTC时钟使能
      while(!(RTC->CRL&(1<<5)));
      //等待RTC寄存器操作完成
while(!(RTC->CRL&(1<<3)));
//等待RTC寄存器同步
RTC->CRH|=0X01;
//允许秒中断
RTC->CRH|=0X02;
//允许闹钟中断
while(!(RTC->CRL&(1<<5)));
//等待RTC寄存器操作完成
RTC->CRL|=1<<4;
//允许配置
RTC->PRLH=0X0000;
RTC->PRLL=32767;
//时钟周期设置
RTC_Set(2015,1,14,17,42,55);
//设置时间
RTC->CRL&=~(1<<4);
//配置更新
while(!(RTC->CRL&(1<<5)));
//等待RTC寄存器操作完成
BKP->DR1=0X5050;
     printf("FIRST TIMEn");
}else//系统继续计时
{
while(!(RTC->CRL&(1<<3)));
//等待RTC寄存器同步
RTC->CRH|=0X01;
//允许秒中断
while(!(RTC->CRL&(1<<5)));
//等待RTC寄存器操作完成
printf("OKn");
}
MY_NVIC_Init(0,0,RTC_IRQn,2);
//优先级设置
RTC_Get();
//更新时间；
return 0;
}

//RTC时钟中断
//每秒触发一次
void RTC_IRQHandler(void)
{
if(RTC->CRL&0x0001)
//秒中断
{
RTC_Get();
//更新时间

}
if(RTC->CRL&0x0002)
//闹钟中断
{
RTC->CRL&=~(0x0002);
//清除闹钟中断
RTC_Get();
//更新时间
    printf("Alarm Time:%d-%d-%d %d:%d:%dn",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
    }
RTC->CRL&=0X0FFA;
//清除溢出，秒钟中断标志
while(!(RTC->CRL&(1<<5)));
//等待RTC寄存器操作完成
}

//判断是否是不是闰年 1是 0不是
u8 Is_Leap_Year(u16 year)
{
if(year%4==0)//必须能被4整除
{
if(year%100==0)
{
if(year%400==0)return 1;  //如果以00结尾，还要能被400整除
else return 0;
}else return 1;
}else return 0;
}

u8 const table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5};
//月修正数据表
const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
//平年得月份日期表

//RTC设置
u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
u16 t;
u32 seccount=0;
if(syear<1970||syear>2099)return 1;
for(t=1970;t {
if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;
//闰年的秒钟数
else seccount+=31536000;
//平年的秒钟数
}
smon-=1;
for(t=0;t //把前面月份的秒钟数相加
{
seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;
//月份秒钟数相加
if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;
//闰年2月份增加一天的秒钟数
}
seccount+=(u32)(sday-1)*86400;
//把前面日期的秒钟数相加
seccount+=(u32)hour*3600;
//小时秒钟数
seccount+=(u32)min*60;
//分钟秒钟数
seccount+=sec;
//最后的秒钟数加上去


RCC->APB1ENR|=1<<28;
//使能电源时钟
RCC->APB1ENR|=1<<27;
//使能备份时钟
PWR->CR|=1<<8;
//取消备份区写保护

RTC->CRL|=1<<4;
//允许配置

RTC->CNTL=seccount&0xffff;
RTC->CNTH=seccount>>16;
RTC->CRL&=~(1<<4);
//配置更新
while(!(RTC->CRL&(1<<5)));
//等待RTC寄存器操作完成
RTC_Get();
//设置完之后更新一下数据
return 0;
}

//初始化闹钟
u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
u16 t;
u32 seccount=0;
if(syear<1970||syear>2099)return 1;
for(t=1970;t {
if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数
else seccount+=31536000;    //平年的秒钟数
}
smon-=1;
for(t=0;t {
seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加
if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;
//闰年2月份增加一天秒钟数
}
seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加
seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数
seccount+=(u32)min*60;    //分钟秒钟数
seccount+=sec;       //最后的秒钟数加上去

RCC->APB1ENR|=1<<28;//使能电源时钟
RCC->APB1ENR|=1<<27;//使能备份时钟
PWR->CR|=1<<8; //取消备份区写保护

RTC->CRL|=1<<4;  //允许配置
RTC->ALRL=seccount&0xffff;
RTC->ALRH=seccount>>16;
RTC->CRL&=~(1<<4);//配置更新
while(!(RTC->CRL&(1<<5))); //等待RTC寄存器操作完成
return 0;
}

//得到当前时间
u8 RTC_Get(void)
{
static u16 daycnt=0;
u32 timecount=0;
u32 temp=0;
u16 temp1=0;
timecount=RTC->CNTH;
//得到计数器中的值（秒钟数）
timecount<<=16;
timecount+=RTC->CNTL;

temp=timecount/86400;  //得到天数
if(daycnt!=temp)//超过一天
{
daycnt=temp;
temp1=1970;//从1970年开始
while(temp>=365)
{
if(Is_Leap_Year(temp1))//是闰年
{
if(temp>=366)temp-=366;//闰年的秒钟数
else break;
}
else temp-=365;    //平年
temp1++;
}
calendar.w_year=temp1;//得到年份
temp1=0;
while(temp>=28)//超过了一个月
{
if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1)
//是不是闰年2月份
{
if(temp>=29)temp-=29;//闰年的秒钟数
else break;
}
else
{
if(temp>=mon_table[temp1])temp-=mon_table[temp1];
//平年
else break;
}
temp1++;
}
calendar.w_month=temp1+1;
//得到月份
calendar.w_date=temp+1;
//得到日期
}
temp=timecount%86400;
//得到秒钟数
calendar.hour=temp/3600;
//小时
calendar.min=(temp%3600)/60;
//分钟
calendar.sec=(temp%3600)%60;
//秒钟
calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);
return 0;
}

//获得现在是星期几
u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)
{
u16 temp2;
u8 yearH,yearL;

yearH=year/100; yearL=year%100;
//如果是21世纪，年份加100
if (yearH>19)yearL+=100;
//所过闰年数只算1900年之后的
temp2=yearL+yearL/4;
temp2=temp2%7;
temp2=temp2+day+table_week[month-1];
if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;
return(temp2%7);
}

1652711011.026500

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张桂荣

俞敏东

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