一、RTC簡介

RTC（Real Time Clock）實時時鐘，它是一個獨立的定時器。RTC模塊擁有一組連續(xù)計數(shù)的計數(shù)器，在相應(yīng)軟件配置下，可提供時鐘日歷的功能。修改計數(shù)器的值可以重新設(shè)置系統(tǒng)當(dāng)前的時間和日期。

RTC模塊和時鐘配置都是在后備區(qū)域，無論單片機(jī)處于何種狀態(tài)，只要保證后備區(qū)正常供電，RTC就會一直工作。

二、STM32的RTC

2.1 主要特性

• ? 可編程的預(yù)分頻系數(shù) ：分頻系數(shù)最高為2^20

• ? 32位的可編程計數(shù)器 ，可用于較長時間段的測量

• ? 可以選擇以下三種RTC的時鐘源 ─ HSE時鐘除以128 ─ LSE振蕩器時鐘 ─ LSI振蕩器時鐘

• ? 3個專門的可屏蔽中斷 ─ 鬧鐘中斷，用來產(chǎn)生一個軟件可編程的鬧鐘中斷 ─ 秒中斷，用來產(chǎn)生一個可編程的周期性中斷信號(最長可達(dá)1秒) ─ 溢出中斷，指示內(nèi)部可編程計數(shù)器溢出并回轉(zhuǎn)為0的狀態(tài)

  22.2 RTC框圖介紹

  

  RTC框圖

• ? RTCCLK通常選擇低功耗32.768kHz外部晶振(LSE)

• ? RTC預(yù)分頻器通常設(shè)置為32768，LES時鐘經(jīng)過RTC預(yù)分頻器，輸入頻率變?yōu)?Hz，也就是1秒

• ? RTC_CNT輸入時鐘為1Hz時，1s加1次

• ? RTC_ALR是用來做鬧鐘的，RTC_CNT的值會與RTC_ALR的值進(jìn)行比較，二者相等時，會產(chǎn)生鬧鐘中斷

  三、訪問后備區(qū)域步驟

STM32系統(tǒng)復(fù)位之后，對后備寄存器和RTC的訪問被禁止 ，這是為了防止對后備區(qū)域(BKP)的意外寫操作。執(zhí)行以下操作，可以訪問后備區(qū)域寄存器

• ? 設(shè)置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位，使能電源和后備接口時鐘
• ? 設(shè)置寄存器PWR_CR的DBP位，使能對后備寄存器和RTC的訪問

完成上面的設(shè)置之后，就可以操作后備寄存器。第一次通過APB1總線訪問RTC時，需要等待APB1和RTC同步，確保讀取出來的RTC的寄存器值是正確的。如果同步之后，一直沒有關(guān)閉APB1和RTC外設(shè)接口，就不需要再同步了。

如果內(nèi)核需要對RTC寄存器寫入數(shù)據(jù)，在內(nèi)核發(fā)送指令后，RTC會在3個RTCCLK時鐘之后，開始寫入數(shù)據(jù)。每次寫入時，必須要檢查RTC關(guān)閉操作標(biāo)志位RTOFF是否置1來判斷是否寫操作完成。

四、RTC配置步驟

• ? 使能電源時鐘和后備域時鐘，開啟RTC后備寄存器寫訪問

• ? 復(fù)位備份區(qū)域，開啟外部低速振蕩器（LSE）

• ? 選擇RTC時鐘，并使能

• ? 設(shè)置RTC的分頻系數(shù)，配置RTC時鐘

• ? 更新配置，設(shè)置RTC中斷分組

• ? 編寫RTC中斷服務(wù)函數(shù)

  五、RTC程序配置

  55.1 RTC結(jié)構(gòu)體定義

// RTC結(jié)構(gòu)體
typedef struct 
{
    // 時分秒
    u8 hour;
    u8 min;
    u8 sec;
    
    // 年月日周
    u16 w_year;
    u8  w_month;
    u8  w_date;
    u8  week;   
}_calendar;

5.2 RTC初始化函數(shù)

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：RTC_Init
 *函數(shù)功能：初始化RTC
 *輸入參數(shù)：無
 *返回值：0：成功；1：失敗
 *備  注：無
 *==============================================================================
 */
u8 RTC_Init (void)
{
    u8 temp=0;   // 超時監(jiān)控變量
    // 結(jié)構(gòu)體定義
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    // 使能PWR和BKP外設(shè)時鐘  
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); 
    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);   // 使能后備寄存器訪問
    
    // 檢測是否是第一次配置RTC
    // 配置時會想RTC寄存器寫入0xA0A0，如果讀出的數(shù)據(jù)不是0xA0A0，認(rèn)為是第一次配置RTC
    if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA0A0)
    {    
        BKP_DeInit();   // 復(fù)位備份區(qū)域  
        RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);   // 設(shè)置外部低速晶振(LSE),使用外設(shè)低速晶振
        
        // 等待低速晶振就緒
        while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&&temp< 250)
        {
            temp++;
            delay_ms(10);
        }
        // 初始化時鐘失敗,晶振有問題 
        if(temp >=250)
        {
            return 1;
        }   
        
        RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);   // 設(shè)置RTC時鐘(RTCCLK),選擇LSE作為RTC時鐘    
        RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);   // 使能RTC時鐘  
        RTC_WaitForLastTask();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
        
        RTC_WaitForSynchro();   // 等待RTC寄存器同步
        RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);   // 使能RTC秒中斷
        RTC_WaitForLastTask();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
        
        RTC_EnterConfigMode();   // 允許配置 
        RTC_SetPrescaler(32767);   // 設(shè)置RTC預(yù)分頻的值
        RTC_WaitForLastTask();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
        
        RTC_Set_Date(2023,6,26,11,15,00);   // 設(shè)置初始時間 
        RTC_ExitConfigMode();   // 退出配置模式  
        BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0XA0A0);   // 向指定的后備寄存器中寫入用戶程序數(shù)據(jù)
    }
    // 系統(tǒng)繼續(xù)計時
    else
    {
        RTC_WaitForSynchro();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
        RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);   // 使能RTC秒中斷
        RTC_WaitForLastTask();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
    }
    
  // 配置RTC中斷分組
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;   // RTC全局中斷
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;   // 先占優(yōu)先級1位,從優(yōu)先級3位
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;   // 先占優(yōu)先級0位,從優(yōu)先級4位
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   // 使能該通道中斷
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);   // 根據(jù)NVIC_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)NVIC寄存器
    
    RTC_Get_CurDate();   // 獲取當(dāng)前時間 
    return 0;   // 配置成功
}

初始化函數(shù)使用時，可以用while等待初始化成功，但是需要增加一個超時檢測，這里簡單給出一個寫法，如果1s內(nèi)，RTC沒有初始化成功，直接跳過

u32 tempVar = 0;   // 初始化RTC時的超時計數(shù)變量
    
    while (RTC_Init() && tempVar < 100)   // RTC初始化
    {
        delay_ms (10);
        // 10ms自加1
        tempVar = tempVar + 1;
    }

5.3 設(shè)置年月日，時分秒

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：RTC_Set_Date
 *函數(shù)功能：設(shè)置RTC的年月日，時分秒
 *輸入?yún)?shù)：無
 *返回值：0：成功；1：失敗
 *備  注：時間范圍為1970年到2099年，可修改
 *==============================================================================
 */
u8 RTC_Set_Date (u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
    u16 t;
    u32 seccount=0;
    
    // 判斷是否為合法年份
    if(syear < 1970 || syear > 2099)
    {
        return 1;
    }
    
    for(t = 1970;t < syear;t ++)   // 把所有年份的秒鐘相加
    {
        // 閏年的秒鐘數(shù)
        if(Is_Leap_Year(t))
        {
            seccount += 31622400;
        }
        // 平年的秒鐘數(shù)
        else
        {
            seccount += 31536000;
        }
    }
    
    smon -= 1;
    
    for(t = 0;t < smon;t ++)   // 把前面月份的秒鐘數(shù)相加
    {
        seccount += (u32)mon_table[t] * 86400;   // 月份秒鐘數(shù)相加
        // 閏年2月份增加一天的秒鐘數(shù)
        if(Is_Leap_Year(syear) && t == 1)
        {
            seccount += 86400;
        }   
    }
    seccount += (u32)(sday-1) * 86400;   // 把前面日期的秒鐘數(shù)相加 
    
    seccount += (u32)hour * 3600;   // 小時秒鐘數(shù)
    
    seccount += (u32)min*60;   // 分鐘秒鐘數(shù)
    
    seccount += sec;   // 最后的秒鐘加上去

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);   // 使能PWR和BKP外設(shè)時鐘  
    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);   // 使能RTC和后備寄存器訪問
    
    RTC_SetCounter(seccount);   // 設(shè)置RTC計數(shù)器的值

    RTC_WaitForLastTask();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成   
    return 0;     
}

5.4 判斷閏年函數(shù)

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：Is_Leap_Year
 *函數(shù)功能：判斷輸入年份是否為閏年
 *輸入?yún)?shù)：無
 *返回值：0：不是閏年；1：是閏年
 *備  注：四年一閏；百年不閏，四百年再閏
 *==============================================================================
 */
u8 Is_Leap_Year (u16 year)
{
    // 是否能被4整除
    if(year % 4 == 0)
    {
        // 是否能被100整除
        if(year % 100 == 0) 
        {
            // 如果以00結(jié)尾,還要能被400整除 
            if(year % 400 == 0)
            {
                return 1;
            }
            // 是100的倍數(shù)，但是不是400的倍數(shù)
            else
            {
                return 0;
            }    
        }
        // 是4的倍數(shù)，不是100的倍數(shù)
        else
        {
            return 1; 
        }   
    }
    // 不是4的倍數(shù)
    else
    {
        return 0; 
    }
}

5.5 獲取當(dāng)前年月日，時分秒

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：RTC_Get_CurDate
 *函數(shù)功能：獲取當(dāng)前年月日，時分秒
 *輸入?yún)?shù)：無
 *返回值：0：成功；1：失敗
 *備  注：無
 *==============================================================================
 */
u8 RTC_Get_CurDate (void)
{
    // 存儲上一次的總天數(shù)值，用來監(jiān)測時間變化是否超過一天
    static u16 daycnt = 0;
    u32 timecount = 0; 
    // 臨時計算變量
    u32 temp = 0;
    u16 temp1 = 0;
    
    timecount = RTC_GetCounter();   // 獲取當(dāng)前總秒數(shù)
    
     temp = timecount / 86400;   // 得到總天數(shù)
    
    // 超過一天了
    if(daycnt != temp)
    {
        daycnt = temp;   // 更新當(dāng)前總天數(shù)值
        
        temp1 = 1970;   // 從1970年開始，計算當(dāng)前年份
        while(temp >= 365)
        {
            // 是閏年
            if(Is_Leap_Year(temp1))
            {
                // 已經(jīng)過完了366天
                if(temp >= 366)
                {
                    temp -= 366;   // 閏年的天數(shù)
                }
                // 剛過完365天，當(dāng)前是第366天
                else
                {
                    temp1 ++;   // 年份加1
                    break;
                }
            }
            // 是平年
            else
            {
                temp -= 365;   // 平年的天數(shù)
            }
            temp1 ++;   // 年份加1
        }
        
        calendar.w_year = temp1;   // 得到年份
        temp1=0;   // 清零臨時計算變量
        
        // 此時temp為小于一年的天數(shù)，開始計算當(dāng)前月份
        while(temp >= 28)   // 超過了一個月
        {
            // 當(dāng)年是閏年的2月份
            if(Is_Leap_Year(calendar.w_year) && temp1 == 1)
            {
                // 是閏年的二月份且天數(shù)大于等于29天
                if(temp >= 29)
                {
                    temp -= 29;   // 閏年的2月份天數(shù)
                }
                // 是閏年的2月份，天數(shù)小于閏年2月份天數(shù)
                else
                {
                    break;
                }
            }
            // 是平年
            else 
            {
                // 查詢月份天數(shù)表
                if(temp >= mon_table[temp1])
                {
                    // 超過當(dāng)月天數(shù)，減去
                    temp -= mon_table[temp1];
                }
                else
                {
                    break;
                }
            }
            temp1 ++;   // 月份加1
        }
        // 加1是因為月份表索引是0~11
        calendar.w_month = temp1 + 1;   // 得到月份
        // 當(dāng)前日期為已經(jīng)過去的天數(shù)加1
        calendar.w_date = temp + 1;   // 得到日期 
    }
    temp = timecount % 86400;   // 得到秒鐘數(shù)       
    calendar.hour = temp / 3600;   // 小時
    calendar.min = (temp % 3600) / 60;   // 分鐘 
    calendar.sec = (temp % 3600) % 60;   // 秒鐘
    calendar.week = RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);   // 獲取星期
    
    return 0;
}

5.6 獲取星期幾

該函數(shù)設(shè)計是根據(jù)蔡勒公式設(shè)計，程序如下

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：RTC_Get_Week
 *函數(shù)功能：獲取當(dāng)前是星期幾
 *輸入?yún)?shù)：year：當(dāng)前年；month：當(dāng)前月；day：當(dāng)前日
 *返回值：星期幾
 *備  注：無
 *==============================================================================
 */
u8 RTC_Get_Week (u16 year,u8 month,u8 day)
{ 
    u16 temp;
    u8 yearH,yearL;
    
    yearH = year / 100;
    yearL = year % 100;
    
    // 如果為21世紀(jì),年份數(shù)加100  
    if (yearH > 19)
    {
        yearL += 100;
    }
    
    // 所過閏年數(shù)只算1900年之后的  
    temp = yearL + yearL / 4;
    temp = temp % 7; 
    temp = temp + day + table_week[month - 1];
    
    if (yearL % 4 == 0 && month < 3)
    {
        temp --;
    }
    
    return(temp % 7);
}

5.7 中斷服務(wù)函數(shù)

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：RTC_IRQHandler
 *函數(shù)功能：RTC中斷服務(wù)函數(shù)
 *輸入?yún)?shù)：無
 *返回值：無
 *備  注：更新時間
 *==============================================================================
 */
void RTC_IRQHandler(void)
{
    // 秒中斷
    if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)
    {       
        RTC_Get_CurDate();   // 獲取當(dāng)前時間
        // 串口打印當(dāng)前時間
        printf("RTC Time:%d-%d-%d %d:%d:%d   Week:%dn",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,
                calendar.hour,calendar.min,calendar.sec,calendar.week);
     }             
    RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC | RTC_IT_OW);   //清除秒中斷標(biāo)志位
    RTC_WaitForLastTask();   // 等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成              
}

六、拓展

在實際使用時，通常會通過網(wǎng)絡(luò)授時，也就是利用WIFI模塊連接網(wǎng)絡(luò)，請求API獲得初始時間。但是可能會存在些許差異。比如請求API后，獲得的時間為2023.06.26.14:48:00。實際單片機(jī)解析出時間時已經(jīng)過去了幾秒或者十幾秒，或者其他問題導(dǎo)致了實際解析出時間后已經(jīng)與實際值有差距。此時就需要對時間進(jìn)行矯正。博主在實際應(yīng)用時差了14s，這里貼一下當(dāng)時的矯正程序?？赡艽蠹矣貌坏?，這里只是覺得思考的過程有意思，所以貼出來分享一下。

void RTC_Time_Correct(void)   // 開機(jī)時間校正
{
    // 加14秒不滿1分鐘
    if (gTimeSec < 46)
    {
        gTimeSec = gTimeSec + 14;
    }
    // 加14秒滿1分鐘
    else if (gTimeSec >= 46)
    {
        gTimeSec = gTimeSec + 14 - 60;
        
        // 分鐘數(shù)需要加1
        // 加1分鐘不滿1小時
        if (gTimeMin < 59)
        {
            gTimeMin = gTimeMin + 1;
        }
        // 分鐘數(shù)加1滿1小時
        else if (gTimeMin == 59)
        {
            gTimeMin = 0;
            
            // 小時數(shù)需要加1
            // 加1小時不滿1天
            if (gTimeHour < 23)
            {
                gTimeHour = gTimeHour + 1;
            }
            // 加1小時滿1天
            else if (gTimeHour == 23)
            {
                gTimeHour = 0;
                // 天數(shù)需要加1
                // 天數(shù)小于28直接加1
                if (gTimeDay < 28)
                {
                    gTimeDay = gTimeDay + 1;
                }
                // 天數(shù)等于28
                else if (gTimeDay == 28)
                {
                    // 當(dāng)前為二月
                    if (gTimeMon == 2)
                    {
                        // 閏年
                        if (Is_Leap_Year(gTimeYear))
                        {
                            gTimeDay = gTimeDay + 1;
                        }
                        // 當(dāng)前為2月且不是閏年
                        else
                        {
                            gTimeDay = 0;   // 天數(shù)置零
                            gTimeMon = gTimeMon + 1;   // 月份加1
                        }
                    }
                }
                // 天數(shù)等于30
                else if (gTimeDay == 30)
                {
                    // 當(dāng)前月份只有30天
                    if (gTimeMon == 2 || gTimeMon == 4 || gTimeMon == 6 || gTimeMon == 9
                          || gTimeMon == 11)
                    {
                        gTimeDay = 0;
                        gTimeMon = gTimeMon + 1;
                    }
                    // 當(dāng)前月份有31天
                    else
                    {
                        gTimeDay = gTimeDay + 1;
                    }
                }
                // 天數(shù)等于31
                else if (gTimeDay == 31)
                {
                    gTimeDay = 0;
                    
                    // 加1月不滿1年
                    if (gTimeMon != 12)
                    {
                        gTimeMon = gTimeMon + 1;
                    }
                    else
                    {
                        gTimeMon = 1;
                        gTimeYear = gTimeYear + 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
}