Mini2440裸机开发之RTC

一、S3C2440上的RTC

1.1 概述

RTC，英文全称Real Time Clock，中文就是实时时钟，是一个可以为系统提供精确的时间基准的元器件，RTC一般采用精度较高的晶振作为时钟源，有些RTC为了在主电源掉电时还可以工作，需要外加电池供电。

RTC可以通过使用STRB/LDRB ARM操作发送8位二-十进制交换码（BCD）值数据给CPU。这些数据包括年、月、日、星期、时、分和秒的时间信息。RTC单元工作在外部32.768kHz晶振并且可以执行闹钟功能。

1.2 特性

时钟数据采用BCD编码，时钟数据包括秒、分、时、日、月、年、星期；
32.768K 的晶振提供时钟输入；
可以提供毫秒级的时钟节拍中断，该中断可用于作为嵌入式操作系统的内核时钟；
闹钟功能：闹钟中断或从掉电模式唤醒；
独立电源引脚（RTCVDD）；

1.3 RTC方框图

1.3.1 中断

从上图可以看到RTC模块提供了2个中断：

INT_RTC：RTC alarm interrupt，即RTC闹钟中断；
INT_TICK： RTC Time tick interrupt，即RTC时钟节拍中断；

1.3.2 瑞年发生器

闰年发生器能够基于 BCDDATE、BCDMON 和 BCDYEAR 的数据，从 28、29、30 或 31 中决定哪个是每月的最后日，此模块决定每月最后日时会考虑闰年因素。

1.3.3 读写寄存器

为了写RTC模块中的BCD寄存器，RTCCON寄存器的位[0]必须设置为高。

为了显示，年、月、日、时、分和秒，CPU应该分别读取RTC模块中的 BCDSEC、BCDMIN、BCDHOUR、BCDDAY、BCDDATE、BCDMON和 BCDYEAR 寄存器中的数据。然而可能存在1秒的偏差，因为读取了多个寄存器。

例如，当用户从 BCDYEAR到BCDMIN读取寄存器，其结果假定为2059（年）、12（月）、31（日）、23（时）和 59（分）。当用户读取 BCDSEC寄存器并且值的范围是从 1 到 59（秒），这没有问题，但是如果该值为 0 秒。则年、月、日、时和分可能要变为 2060（年）、1（月）、1（日）、0（时）和 0（分），因为存在着 1 秒的偏差。在这种情况中，如果 BCDSEC为0则用户应该重新读取 BCDYEAR 到 BCDSEC。

1.3.4 备用电池

RTC逻辑可以由备用电池驱动，即使如果系统电源关闭了，则由 RTCVDD引脚供电给RTC模块。当关闭了电源则应该阻塞掉CPU和RTC逻辑的接口，并且备用电池只驱动振荡电路和BCD计数器来最小化功耗。

1.3.5 闹钟功能

RTC在掉电模式中或正常工作模式中的指定时间产生一个闹钟信号；

在正常工作模式中，只激活闹钟中断（INT_RTC）信号；
在掉电模式中，除了INT_RTC 之外还激活电源管理唤醒（PMWKUP）信号；

RTC闹钟寄存器（RTCALM）决定了闹钟使能/禁止状态和闹钟时间设置的条件。

1.3.6 时钟节拍中断

RTC时钟节拍是用于中断请求。TICNT寄存器有一个中断使能位和中断的计数值。当时钟节拍中断发生时计数值达到'0'。中断周期如下：$周期=(n+1)/128秒$

其中：n为时钟节拍计数值，1到127。

1.4 BCD码

BCD（Binary Coded Decimal）码，即二进制编码的十进制数，这种方法是用4位二进制码的组合代表十进制数的0，1，2，3，4，5，6 ，7，8，9 十个数符。

4位二进制数码有16种组合，原则上可任选其中的10种作为代码，分别代表十进制中的0，1，2，3，4，5，6，7，8，9这十个数符。最常用的BCD码称为8421BCD码，8.4.2.1 分别是4位二进数的位取值。

下图为十进制数和8421BCD编码的对应关系表：

十进制	BCD（8421）码
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	0111
8	1000
9	1001

二、RTC相关寄存器

2.1 RTC控制寄存器RTCCON

RTCCON寄存器由4 位组成，如控制BCD寄存器读/写使能的RTCEN、CLKSEL、CNTSEL和测试用的CLKRST。
RTCEN位可以控制所有CPU与RTC之间的接口，因此在系统复位后在RTC控制程序中必须设置为1来使能数据的读/写。同样的在掉电前，RTCEN位应该清除为0来预防误写入RTC寄存器中。

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

RTCCON

0x57000040（L 小端）

0x57000043（B 大端）

R/W字节

RTC控制寄存器

0x0

寄存器位信息：

RTCCON	位	描述	初始状态
CLKRST	[3]	RTC时钟计数复位 0：不复位 1：复位	0
CNTSEL	[2]	BCD计数选择 0：融入BCD计数器 1：保留（分离BCD计数器）	0
CLKSEL	[1]	BCD时钟选择 0：XTAL 1/215分频时钟 1：保留（XTAL时钟只用于测试）	0
RTCEN	[0]	RTC控制使能 0：禁止 1：使能注意：只能执行BCD时间计数和读操作	0

注意：所有RTC寄存器必须按自己为单位使用STRB或LDRB指令或char型指针访问；

2.2 时钟节拍计数寄存器TICNT

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

TICNT

0x57000044（L 小端）

0x57000047（B 大端）

R/W字节

时钟节拍计数寄存器

0x0

寄存器位信息：

TICNT

位

描述

初始状态

TICK INT使能

[7]

INT_TICK中断使能

0：禁止 1：使能

TICK时钟计数

[6:0]

时钟节拍计数值，1到127

此计数器值内部递减并且用户不能在工作中读取此计数器的值

000000

2.3 RTC闹钟控制寄存器RTCALM

RTCALM寄存器决定了闹钟使能和闹钟时间。请注意RTCALM寄存器在掉电模式中同时通过INT_RTC和PMWKUP产生闹钟信号，但是在正常工作模式中只产生INT_RTC。

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

RTCALM

0x57000050（L 小端）

0x57000053（B 大端）

R/W字节

RTC闹钟控制寄存器

0x0

寄存器位信息：

RTCALM	位	描述	初始状态
保留	[7]	-	0
ALMEN	[6]	全局闹钟使能 0：禁止 1：使能	0
YAEREN	[5]	年闹钟使能 0：禁止 1：使能	0
MONREN	[4]	月闹钟使能 0：禁止 1：使能	0
DATAEN	[3]	日闹钟使能 0：禁止 1：使能	0
HOUREN	[2]	时闹钟使能 0：禁止 1：使能	0
MINEN	[1]	分闹钟使能 0：禁止 1：使能	0
SECEN	[0]	秒闹钟使能 0：禁止 1：使能	0

2.3.1 闹钟秒数据寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

ALMSEC

0x57000054（L 小端）

0x57000057（B 大端）

R/W字节

闹钟秒数据寄存器

0x0

寄存器位信息：

ALMSEC	位	描述	初始状态
保留	[7]	-	0
SECDATA	[6:4]	闹钟秒BCD值 0至5	000
SECDATA	[3:0]	0至9	0000

2.3.2 闹钟分数据寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

ALMMIN

0x57000058（L 小端）

0x5700005B（B 大端）

R/W字节

闹钟分数据寄存器

0x0

寄存器位信息：

ALMMIN	位	描述	初始状态
保留	[7]	-	0
MINDATA	[6:4]	闹钟分BCD值 0至5	000
MINDATA	[3:0]	0至9	0000

2.3.3 闹钟时数据据寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

ALMHOUR

0x5700005C（L 小端）

0x5700005F（B 大端）

R/W字节

闹钟时数据寄存器

0x0

寄存器位信息：

ALMHOUR	位	描述	初始状态
保留	[7:6]	-	0
HOURDATA	[5:4]	闹钟时BCD值 0至2	00
HOURDATA	[3:0]	0至9	0000

2.3.4 闹钟日数据寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

ALMDATE

0x57000060（L 小端）

0x57000063（B 大端）

R/W字节

闹钟日数据寄存器

0x01

寄存器位信息：

ALMDATE	位	描述	初始状态
保留	[7:6]	-	0
DATEDATA	[5:4]	闹钟日BCD值 0至3	00
DATEDATA	[3:0]	0至9	0001

2.3.5 闹钟月数据寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

ALMMON

0x57000064（L 小端）

0x57000067（B 大端）

R/W字节

闹钟月数据寄存器

0x01

寄存器位信息：

ALMMON	位	描述	初始状态
保留	[7:5]	-	0
MONDATA	[4]	闹钟月BCD值 0至1	00
MONDATA	[3:0]	0至9	0001

2.3.6 闹钟年数据寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

ALMYEAR

0x57000068（L 小端）

0x5700006B（B 大端）

R/W字节

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

BCDDAY

0x57000080（L 小端）

0x57000083（B 大端）

R/W字节

BCD星期寄存器

未定义

寄存器位信息：

BCDDAY

位

描述

初始状态

保留

[7:3]

DAYDATA

[2:0]

星期BCD值

1至7

2.4.6 BCD月寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

BCDMON

0x57000084（L 小端）

0x57000087（B 大端）

R/W字节

BCD月寄存器

未定义

寄存器位信息：

BCDMON	位	描述	初始状态
保留	[7:5]	-	-
MONDATA	[4]	月BCD值 0至1	-
MONDATA	[3:0]	0至9	-

2.4.7 BCD年寄存器

寄存器

地址

R/W

描述

复位值

BCDYEAR

0x57000088（L 小端）

0x5700008B（B 大端）

R/W字节

BCD年寄存器

未定义

寄存器位信息：

BCDYEAR

位

描述

初始状态

YEARDATA

[7:0]

年BCD值

00至99

三、RTC代码

3.1 RTC初始化步骤

首先我们需要进行校准RTC，通俗的说，就是时间校准：

使能进入RTC模块的PCLK，配置CLKCON时钟控制寄存器位[14]为1，该位默认为1，因此该步骤可以忽略；
RTC控制使能，配置RTCCON位[0]为1；
根据当前时间配置BCD寄存器，包括BCDYEAR、BCDMON、BCDDATE、BCDDAY、BCDHOUR、BCDMIN、BCDSEC；
RTC控制禁止，配置RTCCON位[0]为0；

接下来，我们就可以通过读取BCD寄存器的值，获取当前时间：

RTC控制使能，配置RTCCON位[0]为1；
读取BCDYEAR、BCDMON、BCDDATE、BCDDAY、BCDHOUR、BCDMIN、BCDSEC；
RTC控制禁止，配置RTCCON位[0]为0；

3.2 rtc.h

/*****************************************************************************************************************
 *
 *  FileName  : rtc.h
 *  Function  : RTC
 *  Author    : zy
 *
 ****************************************************************************************************************/

#ifndef  __RTC_H__
#define  __RTC_H__


#include  "type.h"
#include  "gpio.h"


/******************************************************************************************************************/

#ifdef  __BIG_ENDIAN
#define     RTCCON          (*(volatile u8 *) 0x57000043)
#define     TICNT           (*(volatile u8 *) 0x57000047)
#define     RTCALM          (*(volatile u8 *) 0x57000053)
#define     ALMSEC          (*(volatile u8 *) 0x57000057)
#define     ALMMIN          (*(volatile u8 *) 0x5700005B)
#define     ALMHOUR         (*(volatile u8 *) 0x5700005F)
#define     ALMDATE         (*(volatile u8 *) 0x57000063)
#define     ALMMON          (*(volatile u8 *) 0x57000067)
#define     ALMYEAR         (*(volatile u8 *) 0x5700006B)
#define     RTCRST          (*(volatile u8 *) 0x5700006F)
#define     BCDSEC          (*(volatile u8 *) 0x57000073)
#define     BCDMIN          (*(volatile u8 *) 0x57000077)
#define     BCDHOUR         (*(volatile u8 *) 0x5700007B)
#define     BCDDATE         (*(volatile u8 *) 0x5700007F)
#define     BCDDAY          (*(volatile u8 *) 0x57000083)
#define     BCDMON          (*(volatile u8 *) 0x57000087)
#define     BCDYEAR         (*(volatile u8 *) 0x5700008B)

#else   /* Little Endian */

/*  RTC控制寄存器 */
#define         RTCCON             (*(volatile u8 *)0x57000040)
/*  时钟节拍计数寄存器 */
#define     TICNT             (*(volatile u8 *)0x57000044)
/*  RTC闹钟控制寄存器 */
#define     RTCALM             (*(volatile u8 *)0x57000050)
/* 闹钟数据寄存器 */
#define        ALMSEC            (*(volatile u8 *)0x57000054)
#define        ALMMIN            (*(volatile u8 *)0x57000058)
#define        ALMHOUR            (*(volatile u8 *)0x5700005C)
#define        ALMDATE            (*(volatile u8 *)0x57000060)
#define        ALMMON            (*(volatile u8 *)0x57000064)
#define        ALMYEAR            (*(volatile u8 *)0x57000068)
/* BCD寄存器 */
#define        BCDSEC            (*(volatile u8 *)0x57000070)
#define        BCDMIN            (*(volatile u8 *)0x57000074)
#define        BCDHOUR            (*(volatile u8 *)0x57000078)
#define        BCDDATE            (*(volatile u8 *)0x5700007C)
#define        BCDDAY            (*(volatile u8 *)0x57000080)
#define        BCDMON            (*(volatile u8 *)0x57000084)
#define        BCDYEAR            (*(volatile u8 *)0x57000088)
#endif


/* 星期 */
typedef enum
{
   Sunday,                  /* 星期日 */
   Monday,                  /* 星期一 */
   Tuesday,                  /* 星期一二 */
   Wednesday,              /* 星期三 */
   Thursday,              /* 星期四 */
   Friday,                  /* 星期五 */
   Saturday                  /* 星期六 */
}WEEK;


/* 日历 */
typedef struct
{
  u16 year;
  u8 month;
  u8 day;
  u8 hour;
  u8 min;
  u8 sec;
  WEEK week;
}calendar;


/* 函数声明 */
extern  void rtc_set(calendar date);      /* 时间校准 */
extern  void rtc_get(calendar *date);     /* 获取RTC时间 */
u8* get_week(WEEK week);                  /* 将星期转换为字符串 */
extern void rtc_tick_init();              /* RTC滴答设置 */
extern void rtc_alarm_init();             /* RTC闹钟设置 */

#endif

3.3 rtc.c

/**************************************************************************
 *
 *  FileName  : rtc.c
 *  Function  : RTC
 *  Author    : zy
 *
 *************************************************************************/
#include "rtc.h"
#include "isr.h"
#include "stdio.h"

/*************************************************************
*
*  Function  : RTC16进制转为10进制
*  Input     : val  需要转换的BCD数
*  Return    ：转换完成的10进制值
*
**************************************************************/
u8 rtc_bcd_to_ten(u8 val)
{
    u8 temp = 0;
    temp = (val>>4)*10;
    return (temp + (val&0x0f));
}


/*************************************************************
*
*  Function  : RTC10进制转为16进制
*  Input     : val  需要转换的10进制数
*  Return    ：转换完成的BCD值
*
**************************************************************/
u8 rtc_ten_to_bcd(u8 val)
{
  u8 high = val / 10;
  u8 low = val %10 ;
  return (high<<4|low);
}


/*************************************************************
*
*  Function  : 中断源8  RTC 时钟滴答中断
*
**************************************************************/
void TICK_IRQHandler()
{
    calendar current_date;
    rtc_get(&current_date);
    printf("NOWTIME: %04d-%02d-%02d %s %02d:%02d:%02d\r\n",current_date.year,
            current_date.month,
            current_date.day,
            get_week(current_date.week),
            current_date.hour,
            current_date.min,
            current_date.sec);

    /* 清除滴答中断位 */
    SRCPND |= BIT_TICK;
    INTPND |= BIT_TICK;
}


/*************************************************************
*
*  Function  : 中断源30  RTC RTC闹钟中断处理函数
*
**************************************************************/
void RTC_IRQHandler()
{
    printf("alarm int\r\n");

    /* 清除中断位 */
    SRCPND |= BIT_RTC;
    INTPND |= BIT_RTC;
}



/*************************************************************
*
*  Function  : 校准RTC实时时钟   以2000年1月1日为基址  星期六
*  Input     : date  当前时间
*
**************************************************************/
void rtc_set(calendar date)
{
    /* RTC读写使能，BCD时钟、计数器、无复位 */
    RTCCON = 0x01;

    BCDYEAR = rtc_ten_to_bcd(date.year - 2000);
    BCDMON  = rtc_ten_to_bcd(date.month);
    BCDDATE = rtc_ten_to_bcd(date.day);
    BCDDAY  = rtc_ten_to_bcd(date.week + 1);
    BCDHOUR = rtc_ten_to_bcd(date.hour);
    BCDMIN  = rtc_ten_to_bcd(date.min);
    BCDSEC  = rtc_ten_to_bcd(date.sec);

    RTCCON = 0x00;
}

/*************************************************************
*
*  Function  : RTC时间获取 以2000年1月1日为基址  星期六
*  Input    : date
*
**************************************************************/
void rtc_get(calendar *date)
{
       /* RTC读写使能，BCD时钟、计数器、无复位 */
       RTCCON = 0x01;

       date->year  = rtc_bcd_to_ten(BCDYEAR) + 2000;
       date->month = rtc_bcd_to_ten(BCDMON & 0x1F);
       date->day   = rtc_bcd_to_ten(BCDDATE & 0x3F);
       date->week  = rtc_bcd_to_ten(BCDDAY & 0x07) - 1;
       date->hour  = rtc_bcd_to_ten(BCDHOUR & 0x3F);
       date->min   = rtc_bcd_to_ten(BCDMIN  & 0x7F);
       date->sec   = rtc_bcd_to_ten(BCDSEC  & 0x7F);

       RTCCON = 0x00;
}

/*************************************************************
*
*  Function  : 将星期转换为字符串
*  Input    : week 星期
*
**************************************************************/
u8* get_week(WEEK week)
{
  const u8 *week_str[7] = {"SUN","MON","TUES","WED","THURS","FRI","SAT"};
  return week_str[week];
}



/*************************************************************
*
*  Function  : RTC滴答设置
*
**************************************************************/
void rtc_tick_init()
{
    /* 时钟节拍周期 = （时间计数+1）/128 = （127+1）/128 = 1s */
    TICNT = ((1<<7) | (0x7f<<0));  /*  使能中断，时间计数设置为127  */


    /* 清除时钟节拍中断位 */
    SRCPND |= BIT_TICK;
    INTPND |= BIT_TICK;

    /* 使能时钟节拍中断 */
    INTMSK &= ~BIT_TICK;
}

/*************************************************************
*
*  Function  : RTC闹钟设置
*
**************************************************************/
void rtc_alarm_init()
{
    /* RTC读写使能，BCD时钟、计数器、无复位 */
    RTCCON = 1;

    /* 秒闹钟设置为0，当秒数为0时，触发中断 */
    ALMSEC = 0;

    /*  使能全局闹钟，使能秒闹钟 */
    RTCALM |= ((1<<6) | (1<<0));

    /* RTC读写禁止，BCD时钟、计数器、无复位 */
    RTCCON = 0;

    /*  清除闹钟中断位 */
    SRCPND |= BIT_RTC;
    INTPND |= BIT_RTC;

    /* 使能闹钟中断 */
    INTMSK &= ~BIT_RTC;
}

3.4 测试

主函数代码如下：

#include "led.h"
#include "common.h"
#include "uart.h"
#include "rtc.h"

calendar current_date = {
    .year  = 2023,
    .month = 1,
    .day   = 1,
    .week  = Sunday,
    .hour  = 0,
    .min   = 0,
    .sec   = 0,
};

int main()
{
    u8 i = 0;
    vector_enable();

    led_init();
    uart_init();
    rtc_tick_init();
    rtc_alarm_init();
    delay_ms(1000);
    printf("rtc set 2023-01-01 00:00:00 \r\n");
    rtc_set(current_date);

    while(1)
    {
        led_turn(LED1);
        delay_ms(1000);
    }
    return 0;
}

将代码下载到Nand Flash，启动开发板运行输出如下：

rtc set 2023-01-01 00:00:00 
alarm int
NOWTIME: 2023-01-01 SUN 00:00:00
NOWTIME: 2023-01-01 SUN 00:00:01
NOWTIME: 2023-01-01 SUN 00:00:02
NOWTIME: 2023-01-01 SUN 00:00:03
NOWTIME: 2023-01-01 SUN 00:00:04
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alarm int
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四、代码下载

Young / s3c2440_project【14.rtc】

参考文章

[1]S3C2440 RTC 裸机程序

[2]STM32---RTC(Real Time Clock)

[3]RTC实验

posted @ 2021-10-26 19:54 大奥特曼打小怪兽阅读(131) 评论(0) 编辑收藏举报

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大奥特曼打小怪兽

Mini2440裸机开发之RTC

一、S3C2440上的RTC

1.1 概述

1.2 特性

1.3 RTC方框图

1.3.1 中断

1.3.2 瑞年发生器

1.3.3 读写寄存器

1.3.4 备用电池

1.3.5 闹钟功能

1.3.6 时钟节拍中断

1.4 BCD码

二、RTC相关寄存器

2.1 RTC控制寄存器RTCCON

2.2 时钟节拍计数寄存器TICNT

2.3 RTC闹钟控制寄存器RTCALM

2.3.1 闹钟秒数据寄存器

2.3.2 闹钟分数据寄存器

2.3.3 闹钟时数据据寄存器

2.3.4 闹钟日数据寄存器

2.3.5 闹钟月数据寄存器

2.3.6 闹钟年数据寄存器

2.4 BCD寄存器

2.4.1 BCD秒寄存器

2.4.2 BCD分寄存器

2.4.3 BCD时寄存器

2.4.4 BCD日寄存器

2.4.5 BCD星期寄存器

2.4.6 BCD月寄存器

2.4.7 BCD年寄存器

三、RTC代码

3.1 RTC初始化步骤

3.2 rtc.h

3.3 rtc.c

3.4 测试

四、代码下载

公告