STM32系列里RTC的亞秒特性及功能（上）

絕大多數(shù)STM32系列里的RTC都具有亞秒【或稱子秒】計(jì)數(shù)單元。為了了解亞秒特性及功能，不妨先看RTC的功能框圖。本文中的有關(guān)截圖若無(wú)特別說(shuō)明均來(lái)自STM32L4系列參考手冊(cè)。

RTC的時(shí)鐘源【RTCCLK】可以是LSE、LSI或者HSE/32，由RTCCLK最終變成日歷的秒脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)了2次分頻。先經(jīng)過(guò)上圖中A處的異步分頻單元，默認(rèn)分頻系數(shù)是128，形成ck_apre時(shí)鐘，默認(rèn)情況下該時(shí)鐘頻率為256Hz；然后該時(shí)鐘脈沖來(lái)到圖中B處的同步分頻單元，默認(rèn)分頻系數(shù)為256，最終形成1Hz的秒脈沖【ck_spre】到日歷單元。關(guān)于兩分頻單元分頻系數(shù)的配置，通過(guò)對(duì)RTC_PRER寄存器的相關(guān)位編程實(shí)現(xiàn)。

其中異步分頻系數(shù)配置位【PREDIV_A】有7位，同步分頻系數(shù)【PREDIV_S】有15位。另外，同步分頻單元還包括采用向下計(jì)數(shù)方式的亞秒計(jì)數(shù)器，它基于異步分頻后的時(shí)鐘ck_apre進(jìn)行計(jì)數(shù)，溢出時(shí)的重裝值等于PREDIV_S。一般來(lái)講，它的一個(gè)計(jì)數(shù)周期就是1s,其計(jì)數(shù)分辨率或精度為【1/(PREDIV_S+1)】秒。與之配套的亞秒寄存器，實(shí)時(shí)記錄亞秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，有效數(shù)據(jù)位乃16位，比PREDIV_S多1位，多出的1位另有它用，此處不表。

顯然，當(dāng)有了這個(gè)亞秒計(jì)數(shù)器后，我們就可以獲得少于1秒的時(shí)間，或說(shuō)秒的小數(shù)部分---亞秒，其精度由同步分頻系數(shù)PREDIV_S決定，某時(shí)刻的亞秒數(shù)通過(guò)亞秒寄存器獲取，對(duì)應(yīng)的亞秒時(shí)間可以通過(guò)上圖中第2個(gè)紅色方框內(nèi)的算式求得【提醒：亞秒計(jì)數(shù)器采用向下計(jì)數(shù)方式】。

關(guān)于RTC的亞秒概念及基本特性就介紹到這里。稍微小結(jié)下:

1、亞秒是對(duì)少于1秒的時(shí)間稱謂，范圍在0到1秒，并非固定的值；

2、亞秒精度【分辨率】可調(diào)，由PREDIV_S參數(shù)決定，即【1/(PREDIV_S+1)】秒；

3、亞秒寄存器【RTC_SSR】實(shí)時(shí)記錄亞秒計(jì)數(shù)器的值，具體由 SS [15:0]體現(xiàn)；

4、亞秒時(shí)間通過(guò)算式（PREDIV_S- SS ） / (PREDIV_S+1)求得；

我們知道RTC除了提供基本的日歷功能外，還有很好的低功耗特性，常用于低功耗的喚醒。有些低功耗應(yīng)用場(chǎng)合，雖然系統(tǒng)需要周期性的喚醒，但對(duì)喚醒周期的一致性要求往往并不嚴(yán)格、很多時(shí)候的周期值往往遠(yuǎn)達(dá)不到秒級(jí)，比方在10個(gè)毫秒上下、幾十個(gè)毫秒左右、100毫秒量級(jí)不等。像這種場(chǎng)合，我們可以考慮使用RTC的亞秒特性和ALARM功能實(shí)現(xiàn)周期性喚醒。

假設(shè)某STM32用戶有這樣的需求，他的系統(tǒng)涉及低功耗，需要周期性地做休眠與喚醒的切換。他希望系統(tǒng)進(jìn)入休眠后每隔50±20ms的時(shí)間范圍內(nèi)被喚醒，喚醒后做些基本的檢測(cè)處理后又進(jìn)入休眠。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求，對(duì)于很多帶LPTIM的STM32系列也很方便實(shí)現(xiàn)。

不過(guò)，今天主要想聊聊如何通過(guò)RTC來(lái)實(shí)現(xiàn)該需求。了解STM32的RTC的人可能知道，RTC模塊往往還自帶一個(gè)專門的16位向下計(jì)數(shù)的喚醒定時(shí)器，即下面RTC局部框圖中紅框所在單元。我這里要分享的也不是這個(gè)專用喚醒定時(shí)器，而是想基于ALARM事件和亞秒特性來(lái)實(shí)現(xiàn)上面需求。

對(duì)于RTC的ALARM功能我們都不陌生，即先預(yù)設(shè)需要ALARM的時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)日歷時(shí)間跟設(shè)定的ALARM時(shí)間匹配時(shí)就可以觸發(fā)ALARM事件及中斷。對(duì)于ALARM時(shí)間點(diǎn)的報(bào)警條件可以有很多靈活的組合配置，比方我們可以設(shè)置在某月某日某時(shí)某分某秒ALARM，也可以設(shè)置在某分某秒ALARM，其它不關(guān)心，或者僅設(shè)置在某個(gè)亞秒時(shí)刻ALARM，其它不關(guān)心。

上圖中四種ALARM設(shè)置，灰色部分表示不關(guān)心項(xiàng)，即不參與日歷值與ALARM設(shè)定值相關(guān)項(xiàng)的比較。這里分別表示的警情時(shí)刻是：

第一種，只要日歷中跟ALARM設(shè)置的時(shí)、分、秒匹配時(shí)報(bào)警，其它不關(guān)心；

第二種，只要日歷中跟ALARM設(shè)置的分值、秒值匹配時(shí)報(bào)警，其它不關(guān)心；

第三種，只要日歷中跟ALARM設(shè)置的秒值和亞秒低3位值匹配時(shí)報(bào)警，其它不關(guān)心；

第四種，只要日歷中跟ALARM設(shè)置的亞秒的低4位值匹配時(shí)報(bào)警，其它不關(guān)心；