RTC — 实时时钟

1 RTC 简介

RTC—real time clock，实时时钟，主要包含日历、闹钟和自动唤醒这三部分的功能，其中的日历功能我们使用的最多。日历包含两个 32bit 的时间寄存器，可直接输出时分秒，星期、月、日、年。比起 F103 系列的 RTC只能输出秒中断，剩下的其他时间需要软件来实现，429 的 RTC可谓是脱胎换骨，让我们在软件编程时大大降低了难度。

2 RTC 功能框图解析

1. 时钟源

RTC 时钟源 —RTCCLK 可以从 LSE、LSI和 HSE_RTC 这三者中得到。其中使用最多的是 LSE，LSE 由一个外部的 32.768KHZ（6PF 负载）的晶振提供，精度高，稳定，RTC首选。LSI是芯片内部的 30KHZ晶体，精度较低，会有温漂，一般不建议使用。HSE_RTC由 HSE 分频得到，最高是 4M，使用的也较少。

2. 预分频器

预分频器 PRER 由 7 位的异步预分频器 APRE 和 15位的同步预分频器 SPRE组成。异步预分频器时钟 CK_APRE 用于为二进制 RTC_SSR 亚秒递减计数器提供时钟，同步预分频器时钟 CK_SPRE 用于更新日历。异步预分频器时钟 f CK_APRE =f RTC_CLK /(PREDIV_A+1)，同步预分频器时钟 f CK_SPRE =f RTC_CLK /(PREDIV_S+1)，)。使用两个预分频器时，推荐将异步预分频器配置为较高的值，以最大程度降低功耗。一般我们会使用 LSE 生成 1HZ的同步预分频器时钟通常的情况下，我们会选择 LSE 作为 RTC 的时钟源，即 f RTCCLK =f LSE =32.768KHZ。然后经过预分频器 PRER 分频生成 1HZ 的时钟用于更新日历。使用两个预分频器分频的时候，为了最大程度的降低功耗，我们一般把同步预分频器设置成较大的值，为了生成 1HZ 的同步预分频器时钟 CK_SPRE，最常用的配置是 PREDIV_A=127，PREDIV_S=255。计算公式为 ： f CK_SPRE =f RTCCLK /{ （ PREDIV_A+1 ） * （ PREDIV_S+1 ） }= 32.768/{ （ 127+1 ） *（255+1）}=1HZ。

3. 实时时钟和日历

我们知道，实时时钟一般是这样表示的：时/分/秒/亚秒，其中时分秒可直接从 RTC 时间寄存器 (RTC_TR)中读取。

亚秒由 RTC 亚秒寄存器 (RTC_SSR)的值计算得到，公式为：亚秒值 = ( PREDIV_S –SS[15:0] ) / ( PREDIV_S + 1 ) ，SS[15:0]是同步预分频器计数器的值，PREDIV_S是同步预
分频器的值。

日期包含的年月日可直接从 RTC 日期寄存器 (RTC_DR)中读取。

当应用程序读取日历寄存器时，默认是读取影子寄存器的内容，每隔两个 RTCCLK 周期，便将当前日历值复制到影子寄存器。我们也可以通过将 RTC_CR 寄存器的 BYPSHAD控制位置 1 来直接访问日历寄存器，这样可避免等待同步的持续时间。
RTC_CLK 经过预分频器后，有一个 512HZ 的 CK_APRE 和 1 个 1HZ 的 CK_SPRE，这两个时钟可以成为校准的时钟输出 RTC_CALIB，RTC_CALIB 最终要输出则需映射到RTC_AF1 引脚，即 PC13输出，用来对外部提供时钟。

 4. 闹钟

RTC有两个闹钟，闹钟 A和闹钟 B,，当 RTC 运行的时间跟预设的闹钟时间相同的时候，相应的标志位 ALRAF（在 RTC_ISR 寄存器中）和 ALRBF会置 1。利用这个闹钟我们可以做一些备忘提醒功能。
如果使能了闹钟输出（由 RTC_CR 的 OSEL[0:1]位控制），则 ALRAF和 ALRBF会连接到闹钟输出引脚 RTC_ALARM，RTC_ALARM最终连接到 RTC的外部引脚 RTC_AF1（即 PC13），输出的极性由 RTC_CR 寄存器的 POL 位配置，可以是高电平或者低电平。

5. 时间戳
时间戳即时间点的意思，就是某一个时刻的时间。时间戳复用功能 (RTC_TS) 可映射到 RTC_AF1 或 RTC_AF2，当发生外部的入侵事件时，即发生时间戳事件时， RTC_ISR寄存器中的时间戳标志位 (TSF) 将置 1，日历会保存到时间戳寄存器（ RTC_TSSSR、RTC_TSTR 和 RTC_TSDR）中。时间戳往往用来记录危及时刻的时间，以供事后排查问题时查询。

6. 入侵检测
RTC 自带两个入侵检测引脚 RTC_AF1（PC13）和 RTC_AF2（PI8）， 这两个输入既可配置为边沿检测，也可配置为带过滤的电平检测。当发生入侵检测时，备份寄存器将被复位。备份寄存器 (RTC_BKPxR) 包括 20 个 32 位寄存器，用于存储 80 字节的用户应用数据。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，也不会在器件从待机模式唤醒时复位。

3 RTC 初始化结构体

　　标准库函数对每个外设都建立了一个初始化结构体，比如 RTC_InitTypeDef，结构体成员用于设置外设工作参数，并由外设初始化配置函数，比如 RTC_Init()调用，这些配置好的参数将会设置外设相应的寄存器，达到配置外设工作环境的目的。

　　初始化结构体和初始化库函数配合使用是标准库精髓所在，理解了初始化结构体每个成员意义基本上就可以对该外设运用自如。初始化结构体定义在 stm32f4xx_rtc.h 头文件中，初始化库函数定义在 stm32f4xx_rtc.c 文件中，编程时我们可以结合这两个文件内注释使用。

　　RTC初始化结构体用来设置 RTC 小时的格式和 RTC_CLK的分频系数。

4 RTC 时间结构体

RTC时间初始化结构体用来设置初始时间，配置的是 RTC 时间寄存器 RTC_TR。

 

1) RTC_Hours：小时设置，12 小时制式时，取值范围为 0~11，24 小时制式时，取值范围为 0~23。

2) RTC_Minutes：分钟设置，取值范围为 0~59。
3) RTC_Seconds：秒钟设置，取值范围为 0~59。
4) RTC_H12 ： AM/PM 设 置 ， 可 取 值 RTC_H12_AM 和 RTC_H12_PM ，RTC_H12_AM时则是 24小时制，RTC_H12_PM 则是 12 小时制。

5 RTC 日期结构体

RTC日期初始化结构体用来设置初始日期，配置的是 RTC 日期寄存器 RTC_DR。

6 RTC 闹钟结构体 

RTC 闹钟结构体主要用来设置闹钟时间，设置的格式为[星期/日期]-[时]-[分]-[秒]，共四个字段，每个字段都可以设置为有效或者无效，即可 MASK。如果 MASK到[星期/日期]字段，则每天闹钟都会响。

1） RTC_AlarmTime：闹钟时间设置，配置的是 RTC时间初始化结构体，主要配置小时的制式，有 12小时或者是 24 小时，配套具体的时、分、秒。 

2） RTC_AlarmMask：闹钟掩码字段选择，即选择闹钟时间哪些字段无效，取值 可为：RTC_AlarmMask_None(全部有效)、RTC_AlarmMask_DateWeekDay（日期或者星期无
效）、RTC_AlarmMask_Hours（小时无效）、RTC_AlarmMask_Minutes（分钟无效）、RTC_AlarmMask_Seconds（秒钟无效）、RTC_AlarmMask_All（全部无效）。比如我
们选择 RTC_AlarmMask_DateWeekDay，那么就是当 RTC 的时间的小时等于闹钟时间小时字段时，每天的这个小时都会产生闹钟中断。

3） RTC_AlarmDateWeekDaySel ： 闹 钟 日 期 或 者 星 期 选 择 ， 可 选 择RTC_AlarmDateWeekDaySel_WeekDay 或者 RTC_AlarmDateWeekDaySel_Date。要想这个配置有效，则 RTC_AlarmMask 不能配置为 RTC_AlarmMask_DateWeekDay，否则会被 MASK掉。

4） RTC_AlarmDateWeekDay：具体的日期或者星期几，当 RTC_AlarmDateWeekDaySel 设置成 RTC_AlarmDateWeekDaySel_WeekDay时，取值为 1~7，对应星期一~星期日，当设置成 RTC_AlarmMask_DateWeekDay时，取值为 1~31。