【实测教程】STM32CubeMX之时钟RTC

[复制链接]

STMCU小助手发布时间：2023-1-13 19:00

文章
文章封面:
文章简介:	【实测教程】STM32CubeMX之时钟RTC

一、开发板平台简介：
1、开发板资源简介
（1）开发板主芯片型号：STM32L431RCT6
（2）开发板主芯片封装：LQFP-64_10x10x05P

（3）开发板主芯片内核：ARM® Cortex®-M4

（4）开发板主芯片主频：80MHz

（5）开发板主芯片Flash大小：256KB

（6）开发板主芯片RAM大小：64KB

2、LED灯资源
（1） STM32L431RCT6开发板共5个LED灯资源，其中一个红色LED为系统指示灯，指示开发板供电系统是否正常，如供电系统正常，红色LED为上电常亮状态，硬件原理图如下图所示：

（2）其他四个LED灯为黄绿色可控LED，高电平点亮、低电平熄灭，计划用LED常亮验证看门狗的作用，硬件原理图如下图所示：

3、时钟RTC DS1302 简介
      DS1302是一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

      DS1302的引脚排列,其中Vcc2为主电源，VCC1为后备电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。

      RST输入有两种功能:首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。

二、新建工程
1、新建STM32CubeMX基础工程
（1）打开STM32CubeMX，点击“File”-->"New Project"

（2）等待打开主芯片选项界面（大约1分钟时间）。

（3）昨天搜索框中输入（或选择）所需的主芯片型号（因为我们用的是STM32L431RCT6开发板，所以此处现在STM32L431RC），然后在右下角选择STM32L431RCTx（因为开发板主芯片是STM32L431RCT6），左键双击即可打开新建的项目。

（4）选择时钟源。

因为开发板上有8M外部时钟，硬件原理图如下所示，所以此处选择使用外部高速时钟（HSE）。

因为我们没有用到外部低速时钟（LSE），此处不做处理，如下图所示。

2、配置GPIO控制LED
（1）查开发板原理图得，LED1、LED2、LED3、LED4的控制引脚分别为：
LED1——PC0
LED2——PC1
LED3——PC2
LED4——PC3

（2）配置LED的控制引脚为输出，输出频率、输出方式默认即可。

鼠标左键点击PC0,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC1,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC2,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC3,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。

（3）也根据自己的需求配置GPIO的参数，如输出方式、输出频率、上拉下拉等。因为GPIO控制LED的要求比较低，此处采用默认参数即可，不用修改。

3、设置串口1参数
（1）查原理图得知，串口0使用STM32L431RCT6引脚为PA9-USART1_TX,PA10-USART1_RX,引脚设置如下：

（2）序号1用来设置串口收发引脚的选择。

（3）序号2-3-4-5-6设置串口参数，如波特率115200、8位、NONE无奇偶校验等。

4、设置DS1302 引脚配置参数
DS1302使用的是类I2C，也就是通过GPIO口模拟I2C的方式实现通信。

5、配置项目工程参数
（1）配置时钟树，用于系统内部时钟，以及各个外设时钟等。此处选择外部8M晶振作为主时钟频率，内部最大倍频80MHz。

（2）完成配置工程。

备注：需要注意代码生成过程中的继承关系，如图所示：需要保留开发者自己编写的代码时，请根据配置设置，不然生成代码后会删除自己编写的代码（从这个方面也可以看出开发者备份自己的代码是多么的重要。）

（3）生成代码。

三、在KEIL 5中编写代码
1、使用KEIL 5（MDK）打开项目工程文件
（1）找到刚才新建工程的存储路径，安装项目名称，打开项目工程。

2、添加LED系统指示灯提示
（1）添加每隔500ms，LED1、LED2、LED3、LED4闪烁一次的系统提示，用于提示程序运行正常。

3、添加DS1302驱动
（1）在bsp_ds1302.c文件中添加DS1302相关的驱动代码。

/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE BEGIN 3 */
#include "bsp_ds1302.h"
#include "stdio.h"
data_time_t data_time=
{
0x22, //年
0x05, //月
0x01, //日
0x08, //时
0x15, //分
0x37, //秒
0x07, //星期日
0
}; //写入初始化的时间默认值
/*****************************************
* 函数名：void DS1302_delay(u8 dd)
* 描述：简单延时
* 输入：
* 输出：无
* 调用：
*************************************/
void DS1302_delay(uint8_t dd)
{
uint8_t i;
for(;dd>0;dd--)
for(i=110;i>0;i--);
}
/*****************************************
* 函数名：void DS1302_GPIOInit(void)
* 描述：DS1302 GPIO配置
* 输入：
* 输出：无
* 调用：
CE---PB8,
CLK--->PB6,
SDA--->PB7,
*************************************/
void DS1302_GPIOInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
/*Configure GPIO pin : SDA SCL */
GPIO_InitStructure.Pin = ds1302_SDA | ds1302_SCL;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
/*Configure GPIO pin : CE */
GPIO_InitStructure.Pin = ds1302_CE_PIN;
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
/*****************************************
* 函数名：void DS1302_IO_GPIO(void)
* 描述：DS1302 之 IO GPIO 输入输出配置
* 输入：FLAG标志位
* 输出：无
* 调用：OUT:表示输出，IN:表示输入
FLAG：
*************************************/
void DS1302_IO_GPIO(uchar FLAG)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructre;
/**********配置数据IO端口输出 **********/
if(FLAG==0x01)
{
GPIO_InitStructre.Pin= ds1302_SDA;//配置IO_GPIO
GPIO_InitStructre.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStructre.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
HAL_GPIO_Init(ds1302_GPIO, &GPIO_InitStructre);
}
/**********配置数据IO端口输入**********/
else if(FLAG==0x00)
{
GPIO_InitStructre.Pin= ds1302_SDA;//配置IO_GPIO
GPIO_InitStructre.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStructre.Mode=GPIO_MODE_INPUT; //配置上拉输入
HAL_GPIO_Init(ds1302_GPIO, &GPIO_InitStructre);
}
}
void ds1302_write_gpio_init(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(ds1302_GPIO,ds1302_SDA,GPIO_PIN_SET); //初始化设置SDA
HAL_GPIO_WritePin(ds1302_GPIO,ds1302_SCL,GPIO_PIN_SET); //初始化设置SCL
HAL_GPIO_WritePin(ds1302_CE_GPIO,ds1302_CE_PIN,GPIO_PIN_RESET); //初始化设置CE
}
/*****************************************
* 函数名：void ds1302_write_byte(uchar addr, uchar d)
* 描述：DS1302写指令和数据
* 输入：add:发送地址，dat：所在数据
* 输出：无
* 调用：
*************************************/
void ds1302_write_byte(uchar addr, uchar d)
{
uchar i;
CE_H();
for (i = 0; i < 8; i ++) //发送地址
{
if (addr & 0x01)
{
DS1302_SDA_H();
}
else
{
DS1302_SDA_L();
}
addr = addr >> 1;
DS1302_SCL_H();
DS1302_delay(2);
DS1302_SCL_L();
}
for (i = 0; i < 8; i ++) //发送数据
{
if (d & 0x01)
{
DS1302_SDA_H();
}
else
{
DS1302_SDA_L();
}
d = d >> 1;
DS1302_SCL_H();
DS1302_delay(2);
DS1302_SCL_L();
}
CE_L();
}
/*****************************************
* 函数名：uchar ds1302_read_byte(uchar addr)
* 描述：DS1302读数据
* 输入：add:地址
* 输出：无
* 调用：
*************************************/
uchar ds1302_read_byte(uchar addr)
{
uchar i=0,temp=0,mm=0,nn=0,value=0;
CE_H();
for (i = 0; i < 8; i ++) //写地址
{
if (addr & 0x01)
{
DS1302_SDA_H();
}
else
{
DS1302_SDA_L();
}
addr = addr >> 1;
DS1302_SCL_H();
DS1302_delay(2);
DS1302_SCL_L();
}
DS1302_IO_GPIO(0); //配置为输入
for (i = 0; i < 8; i ++) //读数据
{
temp = temp >> 1;
if(HAL_GPIO_ReadPin(ds1302_GPIO, ds1302_SDA)==1)
{
temp |= 0x80;
}
else
{
temp &= 0x7F;
}
DS1302_SCL_H();
DS1302_delay(2);
DS1302_SCL_L();
}
CE_L();
DS1302_IO_GPIO(1); //配置为输出
mm=temp/16;
nn=temp%16;
value=mm*10+nn; //数据处理转化十进制
return value;
}
void ds1302_write_time(void)
{
// printf("set time %x-%x-%x %x:%x:%x %x\r\n",data_time.year,data_time.months,data_time.day,data_time.hour,data_time.min,data_time.second,data_time.week_time);
ds1302_write_byte(ds1302_control_add,0x00); //关闭写保护，允许向其他寄存器写数据
ds1302_write_byte(ds1302_year_add,data_time.year); //初始化年
ds1302_write_byte(ds1302_month_add ,data_time.months); //初始化月
ds1302_write_byte(ds1302_day_add,data_time.day); //初始化日
ds1302_write_byte(ds1302_hr_add,data_time.hour); //初始化时
ds1302_write_byte(ds1302_min_add,data_time.min); //初始化分
ds1302_write_byte(ds1302_sec_add,data_time.second); //初始化秒
ds1302_write_byte(ds1302_week_time_add,data_time.week_time);//初始化工作日
ds1302_write_byte(ds1302_control_add,0x80); //打开写保护，阻止向任何其他寄存器写数据
}
/*****************************************
* 函数名：void DS1302_init(uchar *time)
* 描述： DS1302初始化
* 输入：无
* 输出：无
* 调用：
*************************************/
void DS1302_init(void)
{
DS1302_GPIOInit(); //GPIO初始化配置
DS1302_delay(2);
CE_L() ; //CE=0;
DS1302_SCL_L(); // CLK=0;
//下面是对DS1302启动电池，不掉电设置时间
ds1302_write_byte(ds1302_control_add,0x00); //WP=0 允许数据写入DS1302
ds1302_write_byte(ds1302_charger_add,0xA7); //充电(1个二极管+8K电阻)
ds1302_write_byte(ds1302_control_add,0X80); //开启保护 WP=1
if(ds1302_read_byte(0X81)&0X80) //查询DS302时钟是否启动,如果时钟停止走动：启动时钟+初始化时钟
{
ds1302_write_time(); //设置初始时钟，芯片第一次工作需要写入初始值，否则无法计时
}
else
{
ds1302_write_time(); //第一次初始化之后需要注释该语句，否则没次reset都会重新写入初始化时间。只要纽扣电池存在，初始化只需要写入一次就可以屏蔽了。
}
}
/*****************************************
* 函数名：void ds1302_read_time(uchar *time)
* 描述：DS1302读取时间
* 输入：无
* 输出：无
* 调用：
*************************************/
void ds1302_read_time(void)
{
data_time.label2[0] = ds1302_read_byte( 0x8D)/10;
data_time.label2[1] = ds1302_read_byte( 0x8D)%10; //年
data_time.label2[2] = '/';
data_time.label2[3] = ds1302_read_byte( 0x89)/10;
data_time.label2[4] = ds1302_read_byte( 0x89)%10; //月
data_time.label2[5] = '/';
data_time.label2[6] = ds1302_read_byte( 0x87)/10;
data_time.label2[7] = ds1302_read_byte( 0x87)%10; //日
data_time.label2[8] = ds1302_read_byte( 0x85)/10;
data_time.label2[9] = ds1302_read_byte( 0x85)%10; //时
data_time.label2[10] = ':';
data_time.label2[11] = ds1302_read_byte( 0x83)/10;
data_time.label2[12] = ds1302_read_byte( 0x83)%10; //分
data_time.label2[13] = ':';
data_time.label2[14] = ds1302_read_byte( 0x81)/10;
data_time.label2[15] = ds1302_read_byte( 0x81)%10; //秒
printf("read time %d%d%c%d%d%c%d%d %d%d%c%d%d%c%d%d\r\n",data_time.label2[0],data_time.label2[1],data_time.label2[2],data_time.label2[3],data_time.label2[4],data_time.label2[5],data_time.label2[6],data_time.label2[7],data_time.label2[8],data_time.label2[9],data_time.label2[10],data_time.label2[11],data_time.label2[12],data_time.label2[13],data_time.label2[14],data_time.label2[15]);
}
/* USER CODE END 1 */

复制代码

（2）在bsp_ds1302.h中添加外部调用所需的函数声明。

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#ifndef _BSP_DS1302_H_
#define _BSP_DS1302_H_
#include "main.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//DS1302寄存器操作指令定义时间地址
#define ds1302_week_time_add 0x8a //工作日，星期1~7
#define ds1302_sec_add 0x80 //秒
#define ds1302_min_add 0x82 //分
#define ds1302_hr_add 0x84 //时
#define ds1302_day_add 0x86 //日，1~30日
#define ds1302_month_add 0x88 //月
#define ds1302_year_add 0x8c //年
#define ds1302_control_add 0x8e //写保护
#define ds1302_charger_add 0x90 //充电(1个二极管+8K电阻)
#define ds1302_clkburst_add 0xbe
#define ds1302_GPIO GPIOB
#define ds1302_SDA GPIO_PIN_7
#define ds1302_SCL GPIO_PIN_6
#define ds1302_CE_GPIO GPIOB
#define ds1302_CE_PIN GPIO_PIN_8
#define DS1302_SDA_H() (ds1302_GPIO->BSRR |= ds1302_SDA)
#define DS1302_SDA_L() (ds1302_GPIO->BRR |= ds1302_SDA)
#define DS1302_SCL_H() (ds1302_GPIO->BSRR |= ds1302_SCL)
#define DS1302_SCL_L() (ds1302_GPIO->BRR |= ds1302_SCL)
#define CE_H() (ds1302_CE_GPIO->BSRR |= ds1302_CE_PIN)
#define CE_L() (ds1302_CE_GPIO->BRR |= ds1302_CE_PIN)
typedef struct
{
uint8_t year; //年
uint8_t months; //月
uint8_t day; //日
uint8_t hour; //时
uint8_t min; //分
uint8_t second; //秒
uint16_t week_time; //周时间，星期1~7
uint8_t label2[16]; //时间存放数组显示格式
}data_time_t;
extern data_time_t data_time;
void DS1302_GPIOInit(void);
void ds1302_write_time(void);
void ds1302_read_time(void);
void DS1302_init(void);
void ds1302_write_gpio_init(void);
#endif
/* USER CODE END Private defines */

复制代码

（3）在main.c函数中进行调用。

int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);//初始化LED灯，默认点亮
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);//初始化LED灯，默认点亮
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);//初始化LED灯，默认点亮
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);//初始化LED灯，默认点亮
ds1302_write_gpio_init(); //初始化默认的GPIO
DS1302_init(); //DS1302写入初始值，否则无法正常工作
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0); //设置LED1反转
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1); //设置LED1反转
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2); //设置LED1反转
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3); //设置LED1反转
ds1302_read_time(); //读取时间，并打印
}
/* USER CODE END 3 */
}

复制代码

4、设置编程仿真下载模式
（1）选择Options for target ...>>Debug>>J-Link/J-JTRACE Cortex,点击Settings>>选择Port（SW），可以看到搜索成功SW Device，表示芯片可用，可以下载。

（2）点击Download（或者快捷键F8），即可下载程序。

（3）如果下载程序后，没有看到LED1灯闪烁，可以按下述方式设置一下（Reset and run表示下载后自动复位和重启运行）。或者重新彻底断电再次上电（或按开发板的Reset按键复位MCU即可）。

5、查看串口发送函数打印log效果
（1）设置串口助手参数为：115200、NONE、8、 1（和代码中串口初始化参数一致）。

（2）设置成功后，就可以看到串口打印的效果。每隔500ms LED1、LED2、LED3、LED4指示灯闪烁一次，且串口输出一个时间提示的log。

（3）备注：第一次初始化程序时需要注意标准函数的调用，当有纽扣电池时，初始化完毕后就可以屏蔽该函数了，否则每次初始化时，会重新进行时钟初始化。

/*****************************************
* 函数名：void DS1302_init(uchar *time)
* 描述： DS1302初始化
* 输入：无
* 输出：无
* 调用：
*************************************/
void DS1302_init(void)
{
DS1302_GPIOInit(); //GPIO初始化配置
DS1302_delay(2);
CE_L() ; //CE=0;
DS1302_SCL_L(); // CLK=0;
//下面是对DS1302启动电池，不掉电设置时间
ds1302_write_byte(ds1302_control_add,0x00); //WP=0 允许数据写入DS1302
ds1302_write_byte(ds1302_charger_add,0xA7); //充电(1个二极管+8K电阻)
ds1302_write_byte(ds1302_control_add,0X80); //开启保护 WP=1
if(ds1302_read_byte(0X81)&0X80) //查询DS302时钟是否启动,如果时钟停止走动：启动时钟+初始化时钟
{
ds1302_write_time(); //设置初始时钟，芯片第一次工作需要写入初始值，否则无法计时
}
else
{
ds1302_write_time(); //第一次初始化之后需要注释该语句，否则没次reset都会重新写入初始化时间。只要纽扣电池存在，初始化只需要写入一次就可以屏蔽了。
}
}