33. RTC实时时钟

一、RTC时钟简介

STM32F407 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，在相对应的软件配置下，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的当前时间和日期。

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，只要后备区域供电正常，那么 RTC 将可以一直运行。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。

二、RTC框图

RTC框图

①、时钟源

STM32F407 的 RTC 时钟源（RTC_CLK）通过时钟控制器，可以从 LSE 时钟、LSI 时钟以及 HSE 时钟三者中选择其一（通过设置 RCC_BDCR 寄存器选择）。一般我们选择 LSE，即外部 32.768KHz 晶振作为时钟源（RTCCLK）。外部晶振具有精度高的优点。LSI 是 STM32 芯片内部的低速 RC 振荡器，频率约 32 KHz，缺点是精度较低，所以一般不建议使用。比如当没有外部低速晶振（32.768KHz）的时候，分频后的 HSE 可以作为备选使用的时钟源。

②、预分频器

预分配器（RTC_PRER）分为 2 个部分：一个通过 RTC_PRER 寄存器的 PREDIV_A 位配置的 7 位异步预分频器。另一个通过 RTC_PRER 寄存器的 PREDIV_S 位配置的 15 位同步预分频器。

经过 7 位异步预分频器出来的时钟 ck_apre 可作为 RTC_SSR 亚秒递减计数器（RTC_SSR）的时钟，ck_apre 时钟频率的计算公式如下：

F_{c k_a p r e} = \frac{F_{r t c_c l k}}{P R E D I V_{A} + 1}

$F_{ck\_apre} = \frac{F_{rtc\_clk}}{PREDIV_A + 1}$

当 RTC_SSR 寄存器递减到 0 的时候，会使用 PREDIV_S 的值重新装载 PREDIV_S。而 PREDIV_S 一般为 255，这样，我们得到亚秒时间的精度是：1/256 秒，即 3.9ms 左右，有了这个亚秒寄存器 RTC_SSR，就可以得到更加精确的时间数据。

经过 15 位同步预分频器出来的时钟 ck_spre 可以用于更新日历，也可以用作 16 位唤醒自动重载定时器的时基，ck_apre 时钟频率的计算公式如下：

F_{c k_s p r e} = \frac{F_{r t c_c l k}}{(P R E D I V_{S} + 1) * (P E R D I V_{A} + 1)}

$F_{ck\_spre} = \frac{F_{rtc\_clk}}{(PREDIV_S + 1) * (PERDIV_A + 1)}$

PREDIV_A 和 PREDIV_S 分别为 RTC 的异步和同步分频器，使用两个预分频器时，我们推荐设置 7 位异步预分频器（PREDIV_A）的值较大，以最大程度降低功耗。例如：本实验我们的外部低速晶振的频率 32.768KHz 经过 7 位异步预分频器后，再经过 15 位同步预分频器，要得到 1Hz 频率的时钟用于更新日历。通过计算知道，32.768KHz 的时钟要经过 32768 分频，才能得到 1Hz 的 ck_spre。于是我们只需要设置：PREDIV_A=0x7F，即 128 分频；PREDIV_S=0xFF，即 256 分频，即可得到 1Hz 的 $F_{ck\_spre}$ 。PREDIV_A 的值我们也是往尽量大的原则，以最大程度降低功耗。

③、时间和日期相关寄存器

该部分包括三个影子寄存器，RTC_SSR（亚秒）、RTC_TR（时间）、RTC_DR（日期）。实时时钟一般表示为：时/分/秒/亚秒。RTC_TR 寄存器用于存储时/分/秒时间数据，可读可写（即可设置或者获取时间）。RTC_DR 寄存器用于存储日期数据，包括年/月/日/星期，可读可写（即可设置或者获取日期）。RTC_SSR 寄存器用于存储亚秒级的时间，这样我们可以获取更加精确的时间数据。

这三个影子寄存器可以通过与 PCLK1（APB1 时钟）同步的影子寄存器来访问，这些时间和日期寄存器也可以直接访问，这样可避免等待同步的持续时间。

每隔 2 个 RTCCLK 周期，当前日历值便会复制到影子寄存器，并置位 RTC_ISR 寄存器的 RSF 位。我们可以读取 RTC_TR 和 RTC_DR 来得到当前时间和日期信息，不过需要注意的是：时间和日期都是以 BCD 码的格式存储的，读出来要转换一下，才可以得到十进制的数据。

④、可编程闹钟

STM32F407 提供两个可编程闹钟：闹钟 A（ALARM_A）和 闹钟 B（ALARM_B）。通过 RTC_CR 寄存器的 ALRAE 和 ALRBE 位置 1 来使能闹钟。当亚秒、秒、分、小时、日期分别与闹钟寄存器 RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR 和 RTC_ALRMBSSR/RTC_ALRMBR 中的值匹配时，则可以产生闹钟（需要适当配置）。本章我们将利用闹钟 A 产生闹铃，即设置RTC_ALRMASSR 和 RTC_ALRMAR 即可。

⑤、周期性自动唤醒

STM32F407 的 RTC 不带秒钟中断了，但是多了一个周期性自动唤醒功能。周期性唤醒功能，由一个 16 位可编程自动重载递减计数器（RTC_WUTR）生成，可用于周期性中断/唤醒。我们可以通过 RTC_CR 寄存器中的 WUTE 位设置使能此唤醒功能。

唤醒定时器的时钟输入可以是：2、4、8 或 16 分频的 RTC 时钟(RTCCLK)，也可以是 ck_spre时钟（一般为 1Hz）。

当选择 RTCCLK（假定 LSE 是：32.768 kHz）作为输入时钟时，可配置的唤醒中断周期介于 122us（因为 RTCCLK/2 时，RTC_WUTR 不能设置为 0）和 32 s 之间，分辨率最低为：61us。

当选择 ck_spre（1Hz）作为输入时钟时，可得到的唤醒时间为 1s 到 36h 左右，分辨率为 1 秒。并且这个 1s~36h 的可编程时间范围分为两部分：

当 WUCKSEL[2:1]=10 时为：1s 到 18h。
当 WUCKSEL[2:1]=11 时约为：18h 到 36h。

在后一种情况下，会将 2^16 添加到 16 位计数器当前值（即扩展到 17 位，相当于最高位用WUCKSEL [1]代替）。

初始化完成后，定时器开始递减计数。在低功耗模式下使能唤醒功能时，递减计数保持有效。此外，当计数器计数到 0 时，RTC_ISR 寄存器的 WUTF 标志会置 1，并且唤醒寄存器会使用其重载值（RTC_WUTR 寄存器值）自动重载，之后必须用软件清零 WUTF 标志。

通过将 RTC_CR 寄存器中的 WUTIE 位置 1 来使能周期性唤醒中断时，可以使 STM32 退出低功耗模式。系统复位以及低功耗模式（睡眠、停机和待机）对唤醒定时器没有任何影响，它仍然可以正常工作，故唤醒定时器，可以用于周期性唤醒 STM32。

三、RTC常用寄存器

3.1、RTC时间寄存器

RTC时间寄存器

该寄存器是 RTC 的时间寄存器，可读可写，对该寄存器写，可以设置时间，对该寄存器读，可以获取当前的时间，此外该寄存器受到寄存器写保护，通过 RTC 写保护寄存器（RTC_WPR）设置。需要注意的是：本寄存器存储的数据都是 BCD 格式的，读取之后需要进行转换，方可得到十进制的时分秒等数据。

3.2、RTC日期寄存器

RTC日期寄存器

该寄存器是 RTC 的日期寄存器，可读可写，对该寄存器写，可以设置日期，对该寄存器读，可以获取当前的日期，同样该寄存器也受到寄存器写保护，存储的数据也都是 BCD 格式的。

3.3、RTC控制寄存器

RTC控制寄存器

位 14 WUTIE 位是唤醒定时器中断使能位，设置为 1，开启。位 13 ALRAIE 位是闹钟 A 中断使能位，设置为 1，开启。位 10 WUTE 位和位 8 ALRAE 位分别是唤醒定时器和闹钟 A 使能位，同样都设置为 1，开启。位 6 FMT 位为小时格式选择位，设置为 0，选择 24 小时制。WUCKSEL[2:0] 位，用于唤醒时钟选择。

3.4、RTC初始化和状态寄存器

RTC初始化和状态寄存器

该寄存器中，位 10 WUTF 位、位 9 ALRBF 位和位 8 ALRAF 位，分别是唤醒定时器、闹钟 B 和闹钟 A 的中断标志位，当对应事件产生时，这些标志位被置 1，如果设置了中断，则会进入中断服务函数，这些位通过软件写 0 清除。

位 7 INIT 位为初始化模式控制位，要初始化 RTC 时，必须先设置 INIT=1。

位 6 INITF 位为初始化标志位，当设置 INIT 为 1 以后，要等待 INITF 为 1，才可以更新时间、日期和预分频寄存器等。

位 5 RSF 位为寄存器同步标志，仅在该位为 1 时，表示日历影子寄存器已同步，可以正确读取 RTC_TR/RTC_TR 寄存器的值了。

位 2 WUTWF 位、位 1 ALRBWF 位和位 0 ALRAWF 位分别是唤醒定时器、闹钟 B 和闹钟 A 的写标志，只有在这些位为 1 的时候，才可以更新对应的内容。比如：要设置闹钟 A 的 ALRMAR 和 ALRMASSR，则必须先等待 ALRAWF 为 1，才可以设置。

3.5、RTC预分频器寄存器

RTC预分频器寄存器

该寄存器用于 RTC 的分频，我们在之前也有讲过，这里就不多说了。该寄存器的配置，必须在初始化模式（INITF=1）下，才可以进行。

3.6、RTC唤醒定时器寄存器

RTC唤醒定时器寄存器

该寄存器用于设置自动唤醒重装载值，可用于设置唤醒周期。该寄存器的配置，必须等待 RTC_ISR 的 WUTWF 为 1 才可以进行。

3.7、RTC闹钟A寄存器

RTC闹钟A寄存器

该寄存器用于设置闹铃 A，当 WDSEL 选择 1 时，使用星期制闹铃。该寄存器的配置，必须等待 RTC_ISR 的 ALRAWF 为 1 才可以进行。

3.8、RTC闹钟B寄存器

RTC闹钟B寄存器

3.9、RTC写保护寄存器

RTC写保护寄存器

该寄存器比较简单，低八位有效。上电后，所有 RTC 寄存器都受到写保护（RTC_ISR[13:8]、RTC_TAFCR 和 RTC_BKPxR 除外），必须依次写入：0xCA、0x53 两关键字到 RTC_WPR 寄存器，才可以解锁。写一个错误的关键字将再次激活 RTC 的寄存器写保护。

3.10、RTC亚秒寄存器

RTC亚秒寄存器

该寄存器可用于获取更加精确的 RTC 时间。

3.11、RTC备份寄存器

RTC备份寄存器

该寄存器组总共有 32 个，每个寄存器是 32 位的，可以存储 128 个字节的用户数据，这些寄存器在备份域中实现，可在 VDD 电源关闭时通过 VBAT 保持上电状态。备份寄存器不会在系统复位或电源复位时复位，也不会在 MCU 从待机模式唤醒时复位。

复位后，对 RTC 和 RTC 备份寄存器的写访问被禁止，执行以下操作可以使能 RTC 及 RTC 备份寄存器的写访问：

电源控制寄存器(PWR_CR)的 DBP 位来使能 RTC 及 RTC 备份寄存器的访问。
往 RTC_WPR 写入 0xCA、0x53 解锁序列（先写 0xCA，再写 0x53）。

我们可以用 BKP 来存储一些重要的数据，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。

四、RTC配置步骤

4.1、使能电源时钟并使能备份域访问

我们要访问 RTC 和 RTC 备份区域就必须先使能电源时钟，然后使能 RTC 即后备区域访问。电源时钟使能，通过 RCC_APB1ENR 寄存器来设置；RTC 及 RTC 备份寄存器的写访问，通过 PWR_CR 寄存器的 DBP 位设置。

使能电源时钟：

#define __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE()     do { \
                                        __IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
                                        SET_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_PWREN);\
                                        /* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
                                        tmpreg = READ_BIT(RCC->APB1ENR, RCC_APB1ENR_PWREN);\
                                        UNUSED(tmpreg); \
                                          } while(0U)

使能备份域访问：

void HAL_PWR_EnableBkUpAccess(void);

4.2、选择RTC时钟源并使能

开启 LSE 外部低速振荡器：

HAL_StatusTypeDef HAL_RCC_OscConfig(RCC_OscInitTypeDef  *RCC_OscInitStruct);

该函数只有一个形参，就是结构体 RCC_OscInitTypeDef 类型指针。它的定义如下：

typedef struct
{
    uint32_t OscillatorType;        // 需要配置的振荡器
    uint32_t HSEState;              // HSE状态
    uint32_t LSEState;              // LSE状态
    uint32_t HSIState;              // HSI状态
    uint32_t HSICalibrationValue;   // HSI校准值，范围0x00~0x1F
    uint32_t LSIState;              // LSI状态
    RCC_PLLInitTypeDef PLL;         // PLL初始化结构体
}RCC_OscInitTypeDef;

使能 RTC：

#define __HAL_RCC_RTC_ENABLE() (*(__IO uint32_t *) RCC_BDCR_RTCEN_BB = ENABLE)

4.3、配置RTC工作参数

HAL_RTC_Init() 函数为 RTC 的初始化函数，其声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_Init(RTC_HandleTypeDef *hrtc);

形参 hrtc 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，其定义如下：

typedef struct
{
  RTC_TypeDef *Instance;            // 寄存器基地址
  RTC_InitTypeDef  Init;            // RTC 配置结构体
  HAL_LockTypeDef Lock;             // RTC锁定对象
  __IO HAL_RTCStateTypeDef State;   // RTC设备访问状态
} RTC_HandleTypeDef;

Instance：指向 RTC 寄存器基地址，可选值如下：

#define RTC                 ((RTC_TypeDef *) RTC_BASE)

Init：是真正的 RTC 初始化结构体，其结构体类型 RTC_InitTypeDef 定义如下：

typedef struct
{
    uint32_t HourFormat;          // 小时格式
    uint32_t AsynchPrediv;        // 异步预分频系数
    uint32_t SynchPrediv;         // 同步预分频系数
    uint32_t OutPut;              // 选择连接到RTC_ALARM输出的标志
    uint32_t OutPutPolarity;      // 设置RTC_ALARM的输出极性
    uint32_t OutPutType;          // 设置RTC_ALARM的输出类型为开漏输出还是推挽输出
} RTC_InitTypeDef;

HourFormat 用来 设置小时格式，可以是 12 小时制或者 24 小时制，这两个选项的宏定义分别为 RTC_HOURFORMAT_12 和 RTC_HOURFORMAT_24。

#define RTC_HOURFORMAT_24              0x00000000U
#define RTC_HOURFORMAT_12              RTC_CR_FMT

AsynchPrediv 用来 设置 RTC 的异步预分频系数，也就是设置 RTC_PRER 寄存器的PREDIV_A 相关位，因为异步预分频系数是 7 位，所以最大值为 0x7F，不能超过这个值。

SynchPrediv 用来 设置RTC的同步预分频系数，也就是设置 RTC_PRER 寄存器的 PREDIV_S 相关位，因为同步预分频系数也是 15 位，所以最大值为 0x7FFF，不能超过这个值。

OutPut 用来选择要连接到 RTC_ALARM 输出的标志，可选值如下：

#define RTC_OUTPUT_DISABLE             0x00000000U           // 禁止输出
#define RTC_OUTPUT_ALARMA              RTC_CR_OSEL_0         // 使能闹钟A输出
#define RTC_OUTPUT_ALARMB              RTC_CR_OSEL_1         // 使能闹钟B输出
#define RTC_OUTPUT_WAKEUP              RTC_CR_OSEL           // 使能唤醒输出

OutPutPolarity 用来 设置 RTC_ALARM 的输出极性，与 Output 成员变量配合使用，可选值如下：

#define RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH       0x00000000U
#define RTC_OUTPUT_POLARITY_LOW        RTC_CR_POL

OutPutType 用来 设置 RTC_ALARM 的输出类型 为开漏输出（RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN）还是推挽输出（RTC_OUTPUT_TYPE_PUSHPULL），与成员变量 OutPut 和 OutPutPolarity 配合使用。

#define RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN      0x00000000U
#define RTC_OUTPUT_TYPE_PUSHPULL       RTC_TAFCR_ALARMOUTTYPE

该函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示成功，HAL_ERROR 表示错误，HAL_BUSY 表示忙碌，HAL_TIMEOUT 表示超时。

typedef enum 
{
    HAL_OK = 0x00U,             // 成功
    HAL_ERROR = 0x01U,          // 错误
    HAL_BUSY = 0x02U,           // 忙碌
    HAL_TIMEOUT = 0x03U         // 超时
} HAL_StatusTypeDef;

4.4、设置RTC的日期和时间

4.4.1、设置日期

HAL_RTC_SetDate() 函数用于设置 RTC 的日期，即设置日期寄存器 RTC_DR 的相关位的值。

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format);

形参 hrtc 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，即 RTC 的句柄。

形参 Format 用来 设置输入的时间格式 为 BIN 格式还是 BCD 格式，可选值如下：

#define RTC_FORMAT_BIN                  0x00000000U
#define RTC_FORMAT_BCD                  0x00000001U

形参 sData 是 RTC_DateTypeDef 结构体类型指针变量，定义如下：

typedef struct
{
    uint8_t WeekDay;    // 星期
    uint8_t Month;      // 月份
    uint8_t Date;       // 日期
    uint8_t Year;       // 年
} RTC_DateTypeDef;

4.4.2、设置时间

HAL_RTC_SetTime() 函数用于设置 RTC 的时间，即设置时间寄存器 RTC_TR 的相关位的值。

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format);

形参 hrtc 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，即 RTC 的句柄。

形参 sTime 是 RTC_TimeTypeDef 结构体类型指针变量，定义如下：

typedef struct
{
    uint8_t Hours;              // 小时
    uint8_t Minutes;            // 分钟
    uint8_t Seconds;            // 秒钟
    uint8_t TimeFormat;         // 时间格式
    uint32_t SubSeconds;        // 亚秒
    uint32_t SecondFraction;    // 同步预分频系数的
    uint32_t DayLightSaving;    // 夏令时
    uint32_t StoreOperation;    // 记录是否已对夏令时进行更改
} RTC_TimeTypeDef;

形参 Format 用来 设置输入的时间格式 为 BIN 格式还是 BCD 格式，可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

4.5、获取RTC当前日期和时间

4.5.1、获取日期

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format);

形参 hrtc 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，即 RTC 的句柄。

形参 sData 是 RTC_DateTypeDef 结构体类型指针变量。

形参 Format 用来 设置输入的时间格式 为 BIN 格式还是 BCD 格式，可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

4.5.2、获取时间

HAL_RTC_GetTime() 函数用于获取当前 RTC 时间，即读时间寄存器 RTC_TR 的相关位的值。

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format);

形参 hrtc 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，即 RTC 的句柄。

形参 sTime 是 RTC_TimeTypeDef 结构体类型指针变量。

形参 Format 用来 设置输入的时间格式 为 BIN 格式还是 BCD 格式，可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

五、RTC闹钟配置

RTC 闹钟的配置在 RTC 已经配置好相关参数后的基础上进行配置。

5.1、配置闹钟参数并开启中断

HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetAlarm_IT(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_AlarmTypeDef *sAlarm, uint32_t Format);

形参 hrtc 是 RTC_HandleTypeDef 结构体类型指针变量，即 RTC 的句柄。

形参 sAlarm 是 RTC_AlarmTypeDef 闹钟结构体变量，它的定义如下：

typedef struct
{
    RTC_TimeTypeDef AlarmTime;          // 设定RTC时间寄存器的
    uint32_t AlarmMask;                 // RTC闹钟掩码字段选择
    uint32_t AlarmSubSecondMask;        // RTC闹钟掩码字段选择
    uint32_t AlarmDateWeekDaySel;       // 闹钟的日期/星期选择
    uint8_t AlarmDateWeekDay;           // 指定闹钟的日期/星期
    uint32_t Alarm;                     // RTC闹钟选择
} RTC_AlarmTypeDef;

形参 Format 用来 设置输入的时间格式 为 BIN 格式还是 BCD 格式，可选值为 RTC_FORMAT_BIN 或者 RTC_FORMAT_BCD。

5.2、使能闹钟中断

5.2.1、设置中断优先级分组

HAL_NVIC_SetPriorityGrouping() 函数是设置中断优先级分组函数。其声明如下：

void HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup);

其中，参数 PriorityGroup 是 中断优先级分组号，可以选择范围如下：

#define NVIC_PRIORITYGROUP_0         0x00000007U /*!< 0 bits for pre-emption priority
                                                      4 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_1         0x00000006U /*!< 1 bits for pre-emption priority
                                                      3 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_2         0x00000005U /*!< 2 bits for pre-emption priority
                                                      2 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_3         0x00000004U /*!< 3 bits for pre-emption priority
                                                      1 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_4         0x00000003U /*!< 4 bits for pre-emption priority
                                                      0 bits for subpriority */

这个函数在一个工程里基本只调用一次，而且是在程序 HAL 库初始化函数里面已经被调用，后续就不会再调用了。因为当后续调用设置成不同的中断优先级分组时，有可能造成前面设置好的抢占优先级和响应优先级不匹配。如果调用了多次，则以最后一次为准。

5.2.2、设置中断优先级

HAL_NVIC_SetPriority() 函数是设置中断优先级函数。其声明如下：

void HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t PreemptPriority, uint32_t SubPriority);

其中，参数 IRQn 是 中断号，可以选择范围：IRQn_Type 定义的枚举类型，定义在 stm32f407xx.h。

typedef enum
{
  RTC_Alarm_IRQn              = 41,     /*!< RTC Alarm (A and B) through EXTI Line Interrupt                   */
} IRQn_Type;

参数 PreemptPriority 是 抢占优先级，可以选择范围：0 到 15，具体根据中断优先级分组决定。

参数 SubPriority 是 响应优先级，可以选择范围：0 到 15，具体根据中断优先级分组决定。

5.2.3、使能中断

HAL_NVIC_EnableIRQ() 函数是中断使能函数。其声明如下：

void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn);

其中，参数 IRQn 是 中断号，可以选择范围：IRQn_Type 定义的枚举类型，定义在 stm32f407xx.h。

5.3、编写中断服务函数

每开启一个中断，就必须编写其对应的中断服务函数，否则将导致死机（CPU 将找不到中断服务函数）。中断服务函数接口厂家已经在 startup_stm32f407xx.s 中写好了。

void RTC_Alarm_IRQHandler(void);

HAL 库为了用户使用方便，提供了一个中断通用入口函数 HAL_UART_IRQHandler()。

void HAL_RTC_AlarmIRQHandler(RTC_HandleTypeDef *hrtc);

该函数又会调用 HAL_RTC_AlarmAEventCallback() 回调函数：

void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)

六、RTC周期性唤醒配置

RTC 周期性唤醒的配置也是在 RTC 已经配置好相关参数后的基础上进行配置。

6.1、清除RTC WKUP标志位

#define __HAL_RTC_WAKEUPTIMER_CLEAR_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__)            ((__HANDLE__)->Instance->ISR) = (~((__FLAG__) | RTC_ISR_INIT)|((__HANDLE__)->Instance->ISR & RTC_ISR_INIT))

6.2、设置闹钟参数并开启中断

HAL_StatusTypeDef HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t WakeUpCounter, uint32_t WakeUpClock);

6.3、使能闹钟中断

6.3.1、设置中断优先级分组

HAL_NVIC_SetPriorityGrouping() 函数是设置中断优先级分组函数。其声明如下：

void HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(uint32_t PriorityGroup);

其中，参数 PriorityGroup 是 中断优先级分组号，可以选择范围如下：

#define NVIC_PRIORITYGROUP_0         0x00000007U /*!< 0 bits for pre-emption priority
                                                      4 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_1         0x00000006U /*!< 1 bits for pre-emption priority
                                                      3 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_2         0x00000005U /*!< 2 bits for pre-emption priority
                                                      2 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_3         0x00000004U /*!< 3 bits for pre-emption priority
                                                      1 bits for subpriority */
#define NVIC_PRIORITYGROUP_4         0x00000003U /*!< 4 bits for pre-emption priority
                                                      0 bits for subpriority */

6.3.2、设置中断优先级

HAL_NVIC_SetPriority() 函数是设置中断优先级函数。其声明如下：

void HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t PreemptPriority, uint32_t SubPriority);

其中，参数 IRQn 是 中断号，可以选择范围：IRQn_Type 定义的枚举类型，定义在 stm32f407xx.h。

typedef enum
{
  RTC_WKUP_IRQn               = 3,      /*!< RTC Wakeup interrupt through the EXTI line                        */
} IRQn_Type;

参数 PreemptPriority 是 抢占优先级，可以选择范围：0 到 15，具体根据中断优先级分组决定。

参数 SubPriority 是 响应优先级，可以选择范围：0 到 15，具体根据中断优先级分组决定。

6.3.3、使能中断

HAL_NVIC_EnableIRQ() 函数是中断使能函数。其声明如下：

void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn);

其中，参数 IRQn 是 中断号，可以选择范围：IRQn_Type 定义的枚举类型，定义在 stm32f407xx.h。

6.4、编写中断服务函数

void RTC_WKUP_IRQHandler(void);

HAL 库为了用户使用方便，提供了一个中断通用入口函数 HAL_UART_IRQHandler()。

void HAL_RTCEx_WakeUpTimerIRQHandler(RTC_HandleTypeDef *hrtc);

该函数又会调用 HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback() 回调函数：

void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)

七、程序源码

typedef struct Date
{
    uint16_t year;
    uint8_t month;
    uint8_t day;
    uint8_t weekDay;
} Date;

typedef struct Time
{
    uint8_t hour;
    uint8_t minute;
    uint8_t second;
} Time;

typedef struct DateTime
{
    Date date;
    Time time;
} DateTime;

RTC 初始化函数：

RTC_HandleTypeDef g_rtc_handle;

/**
 * @brief RTC初始化函数
 * 
 * @param dateTime DateTime，日期时间结构体
 */
void RTC_Init(DateTime dateTime)
{
    uint16_t flag = 0;

    g_rtc_handle.Instance = RTC;                                                // RTC寄存器基地址
    g_rtc_handle.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;                           // 小时格式
    g_rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 0x7F;                                      // 异步预分频系数
    g_rtc_handle.Init.SynchPrediv = 0xFF;                                       // 同步预分频系数
    g_rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;                              // 选择连接到RTC_ALARM输出的标志
    g_rtc_handle.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;                // 设置RTC_ALARM的输出极性
    g_rtc_handle.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;                   // 设置RTC_ALARM的输出类型为开漏输出还是推挽输出
    HAL_RTC_Init(&g_rtc_handle);


    flag = HAL_RTCEx_BKUPRead(&g_rtc_handle, 0);                                // 读取后备域寄存器0的值
    if (flag != 0x5050)                                                         // 之前未初始化过, 重新配置
    {
        RTC_SetDateTime(dateTime);                                              // 设置RTC时间
        HAL_RTCEx_BKUPWrite(&g_rtc_handle, 0, 0x5050);                          // 写入0x5050到后备域寄存器0
    }
}

RTC 底层初始化回调函数：

/**
 * @brief RTC底层初始化回调函数
 * 
 * @param hrtc RTC的句柄
 */
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCC_PeriphCLKInitStruct = {0};

    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();                                                 // 使能PWR时钟
    HAL_PWR_EnableBkUpAccess();                                                 // 使能备份域访问
  
    __HAL_RCC_RTC_ENABLE();                                                     // 使能RTC

    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;                  // 选择时钟源
    RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;                                    // 开启LSE
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;                              // 不配置PLL
    HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

    RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;           // 选择RTC时钟
    RCC_PeriphCLKInitStruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;           // RTC时钟源来自LSE
    HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);
}

RTC 设置时间函数：

/**
 * @brief RTC设置时间
 * 
 * @param time Time，时间的结构体
 */
void RTC_SetTime(Time time)
{
    RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct = {0};

    RTC_TimeStruct.Hours = time.hour;                                           // 时
    RTC_TimeStruct.Minutes = time.minute;                                       // 分
    RTC_TimeStruct.Seconds = time.second;                                       // 秒
    RTC_TimeStruct.TimeFormat = RTC_HOURFORMAT_24;                              // 24小时制
    RTC_TimeStruct.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;                    // 不使用夏令时
    RTC_TimeStruct.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;                   // RTC不支持自动重置
    HAL_RTC_SetTime(&g_rtc_handle, &RTC_TimeStruct, RTC_FORMAT_BIN); 
}

RTC 设置日期函数：

/**
 * @brief RTC设置日期函数
 * 
 * @param date Date，日期的结构体
 */
void RTC_SetDate(Date date)
{
    RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct = {0};

    RTC_DateStruct.Year = date.year - 2000;                                     // 年
    RTC_DateStruct.Month = date.month;                                          // 月
    RTC_DateStruct.Date = date.day;                                             // 日
    RTC_DateStruct.WeekDay = date.weekDay;                                      // 周
    HAL_RTC_SetDate(&g_rtc_handle, &RTC_DateStruct, RTC_FORMAT_BIN);
}

RTC 设置日期时间函数：

/**
 * @brief RTC设置日期时间函数
 * 
 * @param dateTime DateTime，日期时间的结构体
 */
void RTC_SetDateTime(DateTime dateTime)
{
    RTC_SetTime(dateTime.time);
    RTC_SetDate(dateTime.date);
}

RTC 设置闹钟函数：

/**
 * @brief RTC设置闹钟函数
 * 
 * @param dateTime 
 */
void RTC_SetAlarm(DateTime dateTime)
{
    RTC_AlarmTypeDef RTC_AlarmStruct = {0};

    RTC_AlarmStruct.AlarmTime.Hours = dateTime.time.hour;                       // 时
    RTC_AlarmStruct.AlarmTime.Minutes = dateTime.time.minute;                   // 分
    RTC_AlarmStruct.AlarmTime.Seconds = dateTime.time.second;                   // 秒
    RTC_AlarmStruct.AlarmTime.SubSeconds = 0;                                   // 亚秒
    RTC_AlarmStruct.AlarmTime.TimeFormat = RTC_HOURFORMAT_24;                   // 24小时制

    RTC_AlarmStruct.AlarmDateWeekDay = dateTime.date.weekDay;                   // 星期

    RTC_AlarmStruct.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE;                             // 精确匹配星期，时分秒
    RTC_AlarmStruct.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE;
    RTC_AlarmStruct.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_WEEKDAY;      // 按星期

    RTC_AlarmStruct.Alarm = RTC_ALARM_A;                                        // 闹钟A
    HAL_RTC_SetAlarm_IT(&g_rtc_handle, &RTC_AlarmStruct, RTC_FORMAT_BIN);
  
    HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn, 2, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
}

RTC 闹钟中断服务函数：

/**
 * @brief RTC闹钟中断服务函数
 * 
 */
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{
    if (__HAL_RTC_ALARM_GET_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_ALRAF) != 0U)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);

        __HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_ALRAF);
    }
}

RTC 周期性唤醒函数：

/**
 * @brief RTC周期性唤醒函数
 * 
 * @param clock RTC时钟频率，可选值：
 *                              RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV1x ，x可取[2, 4, 8, 16]
 *                              RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS
 *                              RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS
 * @param count 自动重装载值，减到0，产生中断
 */
void RTC_SetWakeUp(uint8_t clock, uint16_t count)
{ 
    __HAL_RTC_WAKEUPTIMER_CLEAR_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_WUTF);             // 清除RTC WAKE UP的标志

    HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&g_rtc_handle, count, clock);                   // 设置重装载值和时钟

    HAL_NVIC_SetPriority(RTC_WKUP_IRQn, 3, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_WKUP_IRQn);
}

RTC 周期性唤醒服务函数：

/**
 * @brief RTC周期性唤醒服务函数
 * 
 */
void RTC_WKUP_IRQHandler(void)
{
    if (__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_GET_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_WUTF) != 0U)
    {
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_10);
        /* Clear the Wakeup timer interrupt pending bit */
        __HAL_RTC_WAKEUPTIMER_CLEAR_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_WUTF);
    }

    /* Clear the EXTI's line Flag for RTC WakeUpTimer */
    __HAL_RTC_WAKEUPTIMER_EXTI_CLEAR_FLAG();

    /* Change RTC state */
    g_rtc_handle.State = HAL_RTC_STATE_READY;
}

main() 函数：

int main(void)
{
    DateTime dateTime = {{2024, 3, 18, 1}, {15, 30, 30}};
    RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct = {0};
    RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct = {0};

    HAL_Init();
    System_Clock_Init(8, 336, 2, 7);
    Delay_Init(168);
    HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PRIORITYGROUP_4);

    UART_Init(&g_usart1_handle, USART1, 115200);
    RTC_Init(dateTime);

    LED_Init();

    dateTime.time.hour = 16;
    dateTime.time.minute = 30;
    dateTime.time.second = 30;
    RTC_SetAlarm(dateTime);

    RTC_SetWakeUp(RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS, 0);

    while (1)
    {
        HAL_RTC_GetTime(&g_rtc_handle, &RTC_TimeStruct, RTC_FORMAT_BIN);
        HAL_RTC_GetDate(&g_rtc_handle, &RTC_DateStruct, RTC_FORMAT_BIN);
  
        printf("Date: 20%02d-%02d-%02d ", RTC_DateStruct.Year, RTC_DateStruct.Month, RTC_DateStruct.Date);
        printf("Time: %2d:%02d:%02d\n", RTC_TimeStruct.Hours, RTC_TimeStruct.Minutes, RTC_TimeStruct.Seconds);
        HAL_Delay(1000);
    }
  
    return 0;
}

当我们使用 HAL 库提供的函数获取日期和时间时，要先获取时间，再获取日期（一定要获取日期），不然 RTC 时钟可能不会跑。

posted @ 2023-12-24 21:12 星光映梦阅读(160) 评论(0) 编辑收藏举报

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2025年3月

日

一

二

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六

FlurryHeart

33. RTC实时时钟

一、RTC时钟简介

二、RTC框图

三、RTC常用寄存器

3.1、RTC时间寄存器

3.2、RTC日期寄存器

3.3、RTC控制寄存器

3.4、RTC初始化和状态寄存器

3.5、RTC预分频器寄存器

3.6、RTC唤醒定时器寄存器

3.7、RTC闹钟A寄存器

3.8、RTC闹钟B寄存器

3.9、RTC写保护寄存器

3.10、RTC亚秒寄存器

3.11、RTC备份寄存器

四、RTC配置步骤

4.1、使能电源时钟并使能备份域访问

4.2、选择RTC时钟源并使能

4.3、配置RTC工作参数

4.4、设置RTC的日期和时间

4.4.1、设置日期

4.4.2、设置时间

4.5、获取RTC当前日期和时间

4.5.1、获取日期

4.5.2、获取时间

五、RTC闹钟配置

5.1、配置闹钟参数并开启中断

5.2、使能闹钟中断

5.2.1、设置中断优先级分组

5.2.2、设置中断优先级

5.2.3、使能中断

5.3、编写中断服务函数

六、RTC周期性唤醒配置

6.1、清除RTC WKUP标志位

6.2、设置闹钟参数并开启中断

6.3、使能闹钟中断

6.3.1、设置中断优先级分组

6.3.2、设置中断优先级

6.3.3、使能中断

6.4、编写中断服务函数

七、程序源码

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