STM32CubeMX教程11 RTC 实时时钟 - 入侵检测和时间戳
读者可访问 GitHub - lc-guo/STM32CubeMX-Series-Tutorial 获取原始工程代码
1、准备材料
STM32CubeMX软件（Version 6.10.0）
keil µVision5 IDE（MDK-Arm）
杜邦线一根
2、实验目标
使用STM32CubeMX软件配置STM32F407开发板RTC实现入侵检测和时间戳功能，具体为周期唤醒回调中使用串口输出当前RTC时间，按键WK_UP存储当前RTC时间到备份寄存器，按键KEY_2从备份寄存器中读取上次存储的时间，按键KEY_1负责产生入侵事件
3、实验流程
3.0、前提知识
STM32F407的RTC上有两个入侵检测模块，但是笔者使用的LQFP144封装的STM32F407ZGT6只有一个入侵检测模块，只有一个入侵检测模块的STM32F407单片机是利用RTC_AF1（PC13）引脚来进行触发的，和按键外部中断类似，如果设置入侵检测触发为低电平触发，那么当PC13为低电平时就会进入Tampere1事件回调函数，当发生入侵事件时，RTC的20个备份寄存器中的值会全部丢失
由于开发板上PC13引脚并没有按键控制，不方便实现其电平的翻转变化操作，因此本实验需要一根杜邦线，将按键KEY_1所使用的PE3引脚与PC13引脚短接，相当于使用按键KEY_1来间接控制PC13的电平变化
如下图所示，当按键KEY_1松开时，此时PE3/PC13状态应该由外部上/下拉决定，而当按键KEY_1按下时，PE3/PC13的状态应该为低电平，通过设置PC13外部上拉，就可以实现KEY_1按键松开时为高电平，按下为低电平
3.1、CubeMX相关配置
3.1.0、工程基本配置
打开STM32CubeMX软件，单击ACCESS TO MCU SELECTOR选择开发板MCU（选择你使用开发板的主控MCU型号），选中MCU型号后单击页面右上角Start Project开始工程，具体如下图所示
开始工程之后在配置主页面System Core/RCC中配置HSE/LSE晶振，在System Core/SYS中配置Debug模式，具体如下图所示
详细工程建立内容读者可以阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”
3.1.1、时钟树配置
系统时钟树配置与上一实验一致，均设置为STM32F407总线能达到的最高时钟频率，配置LSE，RTC时钟频率为32.768kHz，具体如下图所示
3.1.2、外设参数配置
本实验需要需要初始化USART1作为输出信息渠道，具体配置步骤请阅读“STM32CubeMX教程9 USART/UART 异步通信”
单击Pinout & Configuration页面左边Timers/RTC，在页面中间激活日历，周期唤醒WakeUp采用内部模式，勾选入侵检测1将其输入复用到引脚RTC_AF1（PC13），则此后PC13引脚便作为入侵检测引脚，具体配置如下图所示
对于参数配置，RTC通用参数、日历时间、日历日期和周期唤醒参数均上一实验类似，这里不再过多解释，下面主要介绍下入侵检测的相关参数
Filter （滤波设置）：如果不滤波则入侵检测的触发方式只能选择边沿触发，而如果选择滤波，则触发方式只能选择电平触发，这里由于使用的机械按键存在抖动，因此对输入滤波
Tamper Pull Up （入侵引脚是否上拉）：如上述3.0小节所述，我们需要PE3/PC13外部上拉才能实现目标，因此此处选择上拉
Time Stamp On Tamper Detection （入侵检测时间戳）：保存了入侵时间戳就可以在Tampere1事件回调函数中使用HAL_RTCEx_GetTimeStamp获取入侵时间戳，反之则无法获取
Tamper 1 Trigger （入侵检测触发方式）：由于按键按下为低电平，因此这里选择低电平
其他两个 Sampling Frequency 和 Precharge Duration 两个参数按照下图设置即可，下图所示为具体参数配置
3.1.3、外设中断配置
在Pinout & Configuration页面左边System Core/NVIC中勾选入侵检测及周期唤醒中断，然后选择合适的中断优先级即可
3.2、生成代码
3.2.0、配置Project Manager页面
单击进入Project Manager页面，在左边Project分栏中修改工程名称、工程目录和工具链，然后在Code Generator中勾选“Gnerate peripheral initialization as a pair of 'c/h' files per peripheral”，最后单击页面右上角GENERATE CODE生成工程，具体如下图所示
详细Project Manager配置内容读者可以阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”实验3.4.3小节
3.2.1、外设初始化调用流程
与上一小节RTC初始化函数MX_RTC_Init对比，可以发现本小节的初始化函数中减少了闹钟A/B的初始化，但是新增加了入侵检测的初始化，如下图所示，也即我们在CubeMX中设置的参数，类似的中断相关的初始化设置仍然在HAL_RTC_MspInit函数中
3.2.2、外设中断调用流程
在CubeMX中勾选RTC入侵检测启动中断后，在stm32f4xx_it.c中均会生成对应的中断服务函数TAMP_STAMP_IRQHandler()
在该TAMP_STAMP_IRQHandler()中断服务函数中调用了HAL库HAL_RTCEx_TamperTimeStampIRQHandler()函数统一处理时间戳/入侵事件
最终根据发生的事件来源调用了以下几个函数
- 时间戳事件回调函数 HAL_RTCEx_TimeStampEventCallback()
- 入侵检测1事件回调函数 HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback()
- 入侵检测2事件回调函数 HAL_RTCEx_Tamper2EventCallback()
具体流程如下图所示
3.2.3、添加其他必要代码
由于无入侵检测2，故只实现了入侵检测1事件回调函数HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback()，将其实现在了rtc.c中
另外周期唤醒回调函数内容与上一小结内容一致，这里不再赘述，入侵检测1事件回调函数具体代码如下图所示
源代码如下
/*Tampere1事件回调函数*/
void HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
RTC_TimeTypeDef sTime;
RTC_DateTypeDef sDate;
if(HAL_RTCEx_GetTimeStamp(hrtc, &sTime, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK)
{
char str[24];
sprintf(str,"TimeStamp = %2d:%2d:%2d\r\n",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
printf("Tampere1 Event Happend, %s", str);
}
HAL_GPIO_TogglePin(GREEN_LED_GPIO_Port,GREEN_LED_Pin);
}
经过了上述的过程之后目前还缺少两个操作，利用按键WK_UP存储当前RTC时间到备份寄存器，按键KEY_2从备份寄存器中读取上次存储的时间，其代码实现在了主函数主循环中，简单采用轮询的方式处理按键，如下图所示
源代码如下
/*按下WK_UP按键将当前时间存储到备份寄存器*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port,WK_UP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_Delay(50);
if(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port,WK_UP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
RTC_TimeTypeDef sTime;
RTC_DateTypeDef sDate;
if(HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK)
{
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR2, sTime.Hours);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR3, sTime.Minutes);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR4, sTime.Seconds);
char timeStr[30];
sprintf(timeStr,"%2d:%2d:%2d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
printf("Store %s to the backup register\r\n", timeStr);
while(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port,WK_UP_Pin));
}
}
}
/*按下KEY2按键将存储到备份寄存器的时间利用串口输出*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_2_GPIO_Port,KEY_2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(50);
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_2_GPIO_Port,KEY_2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
uint32_t sHour,sMinute,sSecond;
sHour = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2); //Hour
sMinute = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3); //Minute
sSecond = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR4); //Second
char timeStr[30];
sprintf(timeStr,"%u:%u:%u",sHour,sMinute,sSecond);
printf("Read out %s from the backup register\r\n", timeStr);
while(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY_2_GPIO_Port,KEY_2_Pin));
}
}
4、常用函数
/*时间戳回调函数*/
void HAL_RTCEx_TimeStampEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
/*Tampere1事件回调函数*/
void HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
/*Tampere2事件回调函数*/
void HAL_RTCEx_Tamper2EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
/*获取RTC时间戳*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTCEx_GetTimeStamp(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTimeStamp, RTC_DateTypeDef *sTimeStampDate, uint32_t Format)
5、烧录验证
烧录程序，利用杜邦线短接PE3和PC13，当开发板上电后，会在周期唤醒回调函数中不断地输出当前RTC的时间，另外开发板上的红色LED灯也会不断地闪烁
当按下开发板上的WK_UP按键之后会将当前RTC日历的时间存储到备份寄存器RTC_BKP_DR2~4中，按下开发板上的KEY_2按键可以从备份寄存器中将上次存储的时间读出来
然后当按下按键KEY_1的时候，会发生入侵事件，此时入侵被检测到，会触发Tampere1事件回调函数通过串口输出入侵事件的信息，并且如果再去通过KEY_2按键读取备份寄存器中存储的时间会发现由于入侵的发生，备份寄存器中的值已经被清空
上述整个流程串口输出信息如下图所示
6、奇怪的现象
有时候会出现写备份寄存器写不进去的情况，如果你也遇到了，可以尝试将开发板完全断电（电源线、USB串口和调试器接口），然后重新上电复位再向备份寄存器中写入试试
