前面两节我们介绍了两款液晶模块，这一节我们将介绍ALIENTEK MiniSTM32开发板的实时时钟（RTC）。本节将利用ALIENTEK 2.8’的TFTLCD模块来显示日期和时间，本节将顺带向大家介绍BKP的使用。本节分为如下几个部分：
3.11.1 STM32 RTC时钟简介
3.11.2 硬件设计
3.11.3 软件设计
3.11.4 下载与测试
3.11.1 STM32 RTC时钟简介
实时时钟（RTC）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)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。但是在系统复位后，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。
RTC由两个主要部分组成(见下图)。第一部分(APB1接口)用来和APB1总线相连。此单元还包含一组16位寄存器，可通过APB1总线对其进行读写操作。APB1接口由APB1总线时钟驱动，用来与APB1总线接口。
另一部分(RTC核心)由一组可编程计数器组成，分成两个主要模块。第一个模块是RTC的预分频模块，它可编程产生最长为1秒的RTC时间基准TR_CLK。RTC的预分频模块包含了一个20位的可编程分频器(RTC预分频器)。如果在RTC_CR寄存器中设置了相应的允许位，则在每个TR_CLK周期中RTC产生一个中断(秒中断)。第二个模块是一个32位的可编程计数器，可被初始化为当前的系统时间，一个32位的时钟计数器，按秒钟计算，可以记录4294967296秒，约合136年左右，作为一般应用，这已经是足够了的。
RTC还有一个闹钟寄存器RTC_ALR，用于产生闹钟。系统时间按TR_CLK周期累加并与存储在RTC_ALR寄存器中的可编程时间相比较，如果RTC_CR控制寄存器中设置了相应允许位，比较匹配时将产生一个闹钟中断。
图3.11.1.1 RTC简化框图
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、计数器值和闹钟值的。但是相关可读寄存器只在RTC APB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新，RTC标志也是如此。这就意味着，如果APB1接口刚刚被开启之后，在第一次的内部寄存器更新之前，从APB1上都处的RTC寄存器值可能被破坏了（通常读到0）。因此，若在读取RTC寄存器曾经被禁止的RTC APB1接口，软件首先必须等待RTC_CRL寄存器的RSF位（寄存器同步标志位，bit3）被硬件置1。
接下来，我们介绍一下RTC相关的几个寄存器。首先要介绍的是RTC的控制寄存器，RTC总共有2个控制寄存器RTC_CRH和RTC_CRL，两个都是16位的。RTC_CRH的各位描如下图所示：
图3.11.1.2寄存器RTC_CRH各位描述
该寄存器用来控制中断的，我们这一节将要用到秒钟中断，所以在该寄存器必须设置最低位为1，以允许秒钟中断。我们再看看RTC_CRL寄存器。该寄存器各位描述如下图所示：
图3.11.1.3寄存器RTC_CRL各位描述
这一节我们用到的是该寄存器的0、3~5这几个位，第0位是秒钟标志位，我们在进入闹钟中断的时候，通过判断这位来决定是不是发生了秒钟中断。然后必须通过软件将该位清零（写0）。第3位为寄存器同步标志位，我们在修改控制寄存器RTC_CRH/CRL之前，必须先判断该位，是否已经同步了，如果没有则等待同步，在没同步的情况下修改RTC_CRH/CRL的值是不行的。第4位为配置标位，在软件修改RTC_CNT/RTC_ALR/RTC_PRL的值的时候，必须先软件置位该位，以允许进入配置模式。第5位为RTC操作位，该位由硬件操作，软件只读。通过该位可以判断上次对RTC寄存器的操作是否完成，如果没有，我们必须等待上一次操作结束才能开始下一次操作。
第二个要介绍的寄存器是RTC预分频装载寄存器，也有2个寄存器组成，RTC_PRLH和RTC_PRLL。这两个寄存器用来配置RTC时钟的分频数的，比如我们使用外部32.768K的晶振作为时钟的输入频率，那么我们要设置这两个寄存器的值为32767，以得到一秒钟的计数频率。RTC_PRLH的各位描述如下：
图3.11.1.4寄存器RTC_PRLH各位描述
RTC_PRLL的各位描述如下：
图3.11.1.5寄存器RTC_PRLL各位描述
在介绍完这两个寄存器之后，我们介绍RTC预分频器余数寄存器，该寄存器也有2个寄存器组成RTC_DIVH和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，比如可以得到0.1秒，或者0.01秒等。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预分频装载寄存器的各位是一样的，这里我们就不列出来了。
接着要介绍的是RTC最重要的寄存器，RTC计数器寄存器。该寄存器由2个16位的寄存器组成RTC_CNTH和RTC_CNTL，总共32位，用来记录秒钟值（一般情况下）。此两个计数器也比较简单，我们也不多说了。注意一点，在修改这个寄存器的时候要先进入配置模式。
最后我们介绍RTC部分的最后一个寄存器，RTC闹钟寄存器，该寄存器也是由2个16为的寄存器组成RTC_ALRH和RTC_ALRL。总共也是32位，用来标记闹钟产生的时间（以秒为单位），如果RTC_CNT的值与RTC_ALR的值相等，并使能了中断的话，会产生一个闹钟中断。该寄存器的修改也要进入配置模式才能进行。
因为我们使用到备份寄存器来存储RTC的相关信息（我们这里主要用来标记时钟是否已经经过了配置），我们这里顺便介绍一下STM32的备份寄存器。
备份寄存器是42个16位的寄存器（大容量产品才有，我们的MiniSTM32开发板使用的是STM32F103RBT6，属于小容量产品，只有10个16为的寄存器），可用来存储84个字节的用户应用程序数据。他们处在备份域里，当VDD电源被切断，他们仍然由VBAT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。
此外，BKP控制寄存器用来管理侵入检测和RTC校准功能。
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：
1）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
2）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。
我们一般用BKP来存储RTC的校验值或者记录一些重要的数据，相当于一个EEPROM，不过这个EEPROM并不是真正的EEPROM，而是需要电池来维持它的数据。关于BKP的详细介绍请看《STM32参考手册》的第38页，5.1一节。
最后，我们还要介绍一下备份区域控制寄存器RCC_BDCR。该寄存器的个位描述如下：
图3.11.1.6寄存器RCC_ BDCR各位描述
RTC的时钟源选择及使能设置都是通过这个寄存器来实现的，所以我们在RTC操作之前先要通过这个寄存器选择RTC的时钟源，然后才能开始其他的操作。
寄存器介绍就给大家介绍到这里了，我们下面来看看要经过哪几个步骤的配置才能使RTC正常工作。RTC正常工作的一般配置步骤如下：
1）使能电源时钟和备份区域时钟。
前面已经介绍了，我们要访问RTC和备份区域就必须先使能电源时钟和备份区域时钟。这个通过RCC_APB1ENR寄存器来设置。
2）取消备份区写保护。
要向备份区域写入数据，就要先取消备份区域写保护（写保护在每次硬复位之后被使能），否则是无法向备份区域写入数据的。我们需要用到向备份区域写入一个字节，来标记时钟已经配置过了，这样避免每次复位之后重新配置时钟。
3）复位备份区域，开启外部低速振荡器。
在取消备份区域写保护之后，我们可以先对这个区域复位，以清除前面的设置，当然这个操作不要每次都执行，因为备份区域的复位将导致之前存在的数据丢失，所以要不要复位，要看情况而定。然后我们使能外部低速振荡器，注意这里一般要先判断RCC_BDCR的LSERDY位来确定低速振荡器已经就绪了才开始下面的操作。
4）选择RTC时钟，并使能。
这里我们将通过RCC_BDCR的RTCSEL来选择选择外部LSI作为RTC的时钟。然后通过RTCEN位使能RTC时钟。
5）设置RTC的分频，以及配置RTC时钟。
在开启了RTC时钟之后，我们要做的就是设置RTC时钟的分频数，通过RTC_PRLH和RTC_PRLL来设置，然后等待RTC寄存器操作完成，并同步之后，设置秒钟中断。然后设置RTC的允许配置位（RTC_CRH的CNF位），设置时间（其实就是设置RTC_CNTH和RTC_CNTL两个寄存器）。
6）更新配置，设置RTC中断。
在设置完时钟之后，我们将配置更新，这里还是通过RTC_CRH的CNF来实现。在这之后我们在备份区域BKP_DR1中写入0X5050代表我们已经初始化过时钟了，下次开机（或复位）的时候，先读取BKP_DR1的值，然后判断是否是0X5050来决定是不是要配置。接着我们配置RTC的秒钟中断，并进行分组。
7）编写中断服务函数。
最后，我们要编写中断服务函数，在秒钟中断产生的时候，读取当前的时间值，并显示到TFTLCD模块上。
通过以上几个步骤，我们就完成了对RTC的配置，并通过秒钟中断来更新时间。接下来我们将进行下一步过程。
3.11.2 硬件设计
这一节，我们使用TFTLCD模块作为输出显示，和上一节的电路完全一样，这里我们就不多说了，但是这里我们如果想让时间在断电后还可以继续走，那么必须确保ALIENTEK MiniSTM32的电池有电。ALIENTEK MiniSTM32开发板板都是配电池的，这颗电池理论上可以使用16年，足够使用的了
3.11.3 软件设计
找到上一节的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个RTC的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程，新建一个rtc.c的文件和rtc.h的头文件，保存在RTC文件夹下，并将RTC文件夹加入头文件包含路径。
打开rtc.c，输入如下代码：
#include "sys.h"
#include "rtc.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
tm timer;//时钟结构体
//实时时钟配置
//初始化RTC时钟，同时检测时钟是否工作正常
//BKP->DR1用于保存是否第一次配置的设置
//返回0:正常
//其他:错误代码
u8 RTC_Init(void)
{
//检查是不是第一次配置时钟
u8 temp=0;
if(BKP->DR1!=0X5050)//第一次配置
{
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
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; //LSI作为RTC时钟
RCC->BDCR|=1<<15;//RTC时钟使能
RTC-> RLH=0X0000;
RTC->RLL=32767; //时钟周期设置(有待观察，看是否跑慢了?)理论值：32767
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
while(!(RTC->CRL&(1<<5)));//等待RTC寄存器操作完成
RTC->CRL|=1<<4; //允许配置
RTC_Set(2009，12，2，10，0，55); //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;
//BKP_Write(1，0X5050);;//在寄存器1标记已经开启了
//printf("FIRST TIME\n");
}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("OK\n");
}
MY_NVIC_Init(0，0，RTC_IRQChannel，2);//RTC，G2，P2，S2.优先级最低
RTC_Get();//更新时间
return 0; //ok
}
//RTC中断服务函数
//const u8* Week[2][7]=
//{
//{"Sunday"，"Monday"，"Tuesday"，"Wednesday"，"Thursday"，"Friday"，"Saturday"}，
//{"日"，"一"，"二"，"三"，"四"，"五"，"六"}
//};
//RTC时钟中断
//每秒触发一次
void RTC_IRQHandler(void)
{
if(RTC->CRL&0x0001)//秒钟中断
{
RTC_Get();//更新时间
//printf("CRL:%d\n"，RTC->CRL);
}
if(RTC->CRL&0x0002)//闹钟中断
{
//printf("Alarm!\n");
RTC->CRL&=~(0x0002);//清闹钟中断
//闹钟处理
}
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
}
//判断是否是闰年函数
//月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
//闰年 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
//非闰年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
//输入:年份
//输出:该年份是不是闰年.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;
}
//设置时钟
//把输入的时钟转换为秒钟
//以1970年1月1日为基准
//1970~2099年为合法年份
//返回值:0，成功;其他:错误代码.
//月份数据表
u8 const table_week[12]={0，3，3，6，1，4，6，2，5，0，3，5}; //月修正数据表
//平年的月份日期表
const u8 mon_table[12]={31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31};
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<syear;t++) //把所有年份的秒钟相加
{
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<smon;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;//最后的秒钟加上去
//设置时钟
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
//上面三步是必须的!
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
return 0;
}
//得到当前的时间
//返回值:0，成功;其他:错误代码.
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(秒钟数对应的)
if(daycnt!=temp)//超过一天了
{
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 {temp1++;break;}
}
else temp-=365; //平年
temp1++;
}
timer.w_year=temp1;//得到年份
temp1=0;
while(temp>=28)//超过了一个月
{
if(Is_Leap_Year(timer.w_year)&&temp1==1)//当年是不是闰年/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++;
}
timer.w_month=temp1+1;//得到月份
timer.w_date=temp+1; //得到日期
}
temp=timecount%86400; //得到秒钟数
timer.hour=temp/3600; //小时
timer.min=(temp%3600)/60; //分钟
timer.sec=(temp%3600)%60; //秒钟
timer.week=RTC_Get_Week(timer.w_year，timer.w_month，timer.w_date);//获取星期
return 0;
}
//获得现在是星期几
//功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)
//输入参数：公历年月日
//返回值：星期号
u8 RTC_Get_Week(u16 year，u8 month，u8 day)
{
u16 temp2;
u8 yearH，yearL;
yearH=year/100; yearL=year%100;
//如果为21世纪，年份数加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);
}
该代码里面，我们重点介绍RTC_Init这个函数，其他的我们就不介绍了，代码都有详细的注解，是比较好理解的。函数RTC_Init的代码见上面，我们这里仅说明一下这个函数的实现，该函数用来初始化RTC时钟，但是只在第一次的时候设置时间，以后如果重新上电/复位都不会再进行时间设置了（前提是备份电池有电），在第一次配置的时候，我们是按照上面介绍的RTC初始化步骤来做的，这里就不在多说了。而在复位之后，该函数直接就是跳过时间设置，仅仅使能秒钟中断一下，就进行中断分组，然后返回了。这样不会重复设置时间，使得我们设置的时间不会因复位或者断电而丢失。
该函数还有返回值，返回值代表此次操作的成功与否，如果返回0，则代表初始化RTC成功，如果返回值非零则代表错误代码了。
以上代码还用到了一个tm的结构体，tm是我们在rtc.h里面将要定义的一个时间结构体，用来存放时钟的年月日时分秒等信息。因为STM32的RTC只有秒钟计数器，而年月日，时分秒这些需要我们自己软件计算。我们把计算好的值保存在tm里面，方便其他程序调用。
保存rtc.c，然后将rtc.c加入HARDWARE组下，然后在rtc.h里面输入如下代码：
#ifndef __RTC_H
#define __RTC_H
//时间结构体
typedef struct
{
u8 hour;
u8 min;
u8 sec;
//公历日月年周
u16 w_year;
u8 w_month;
u8 w_date;
u8 week;
}tm;
extern tm timer;
extern u8 const mon_table[12];//月份日期数据表
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，返回0，失败;1，成功;
u8 Is_Leap_Year(u16 year);//平年，闰年判断
u8 RTC_Get(void); //更新时间
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
#endif
从上面代码可以看到tm结构体所包含的东西，是一个完整的公历信息，包括年、月、日、周、时、分、秒等7个元素。我们以后要知道当前时间，只需要通过RTC_Get函数，执行时钟转换，然后就可以从tm里面读出当前的公历时间了。
在test.c里面，我们修改main函数如下：
const 8* Week[7]={"Sunday"，"Monday"，"Tuesday"，"Wednesday"，"Thursday"，"Friday"，
"Saturday"};
int main(void)
{
u8 t=0;
Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置
delay_init(72); //延时初始化
uart_init(72，9600); //串口1初始化
LED_Init();
LCD_Init();
RTC_Init();
//RTC_Set(2010，6，6，23，03，55); //设置时间
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60，50，"Mini STM32");
LCD_ShowString(60，70，"RTC TEST");
LCD_ShowString(60，90，"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60，110，"2010/6/6");
//显示时间
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
LCD_ShowString(60，130，" - - ");
LCD_ShowString(60，162，" : : ");
while(1)
{
if(t!=timer.sec)
{
t=timer.sec;
LCD_ShowNum(60，130，timer.w_year，4，16);
LCD_ShowNum(100，130，timer.w_month，2，16);
LCD_ShowNum(124，130，timer.w_date，2，16);
switch(timer.week)
{
case 0:
LCD_ShowString(60，148，"Sunday ");
break;
case 1:
LCD_ShowString(60，148，"Monday ");
break;
case 2:
LCD_ShowString(60，148，"Tuesday ");
break;
case 3:
LCD_ShowString(60，148，"Wednesday");
break;
case 4:
LCD_ShowString(60，148，"Thursday ");
break;
case 5:
LCD_ShowString(60，148，"Friday ");
break;
case 6:
LCD_ShowString(60，148，"Saturday ");
break;
}
LCD_ShowNum(60，162，timer.hour，2，16);
LCD_ShowNum(84，162，timer.min，2，16);
LCD_ShowNum(108，162，timer.sec，2，16);
LED0=!LED0;
}
delay_ms(10);
};
}
这部分代码就不再需要详细解释了，在包含了rtc.h之后，通过判断tm.sec是否改变来决定要不要更新时间显示。同时我们设置LED0每2秒钟闪烁一次，用来提示程序已经开始跑了。上面代码中，我们屏蔽了如下这句：
//RTC_Set(2010，6，6，23，03，55); //设置时间
该句用于设置时间，因为我们在第一次设置之后就不需要再设置了，所以我们把该句屏蔽掉了，如果大家需要设置新的时间，只要修改相应的参数，并使用该函数就好了。然后编译整个工程，开始下载程序观看实际结果。
至此，RTC实时时钟的软件设计就完成了，接下来开始下载与测试。
3.11.4 下载与测试
将代码下载到MiniSTM32后，可以看到DS0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时可以看到TFTLCD模块开始显示时间，实际显示效果如下图所示：
图3.11.4.1 RTC实验效果图
大家可以试试按复位按钮，或者把电断掉几秒钟，再次接上电源，看看时间是否还在继续走。 | 
/2 
|手机版|OpenEdv-开源电子网
( 粤ICP备12000418号-1 )
发表于 2010-12-14 23:13:02
发表于 2015-10-16 22:23:34
