主要内容
1) RTC特征与原理;
2) BKP备份寄存器特征与原理;
3) RTC常用寄存器+库函数介绍;
4) 相关实验代码解读。
实验内容:
因为没有买LCD屏,所以计划通过串口实时更新时间。系统运行后,串口调试助手实时显示当前时间,可通过USMART工具,修改当前时间和闹钟时间,闹钟触发后,蜂鸣器会叫1s时长。板子正常运行时,LED0和LED1交替闪烁。
1. RTC实时时钟特征与原理
1.1 RTC (Real Time Clock)称实时时钟。RTC是独立的定时器,RTC模块拥有一个连续计数的计数器,在相应的软件配置下,可以提供时钟日历的功能,修改计数器的值可以重新设置当前时间和日期;
1.2 RTC模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)是在后备区域,即在系统复位或从待机模式唤醒后RTC的设置和时间维持不变。但是在系统复位后,会自动禁止访问后备寄存器和RTC,以防止对后备区域(BKP)的意外写操作。所以在要设置时间之前, 先要取消备份区域(BKP)写保护;
1.3 RTC特征如下图所示:
1.4 RTC工作原理框图
1.4.1 RTC预分频器,RTCCLK除以RTC_PRL的重装载值后,值为分频后的TR_CLK的值,一般情况下TR_CLK设1Hz;
1.4.2 RTC预分频器,RTC_DIV装载从RTC_PRL的重装载值,每个RTCCLK周期值减1,至0后会溢出;
1.4.3 待机时维持供电,RTC_CNT,每个TR_CLK周期加1,直至溢出,触发溢出中断;当RTC_ALR所设值等于RTC_CNT实时值时,触发闹钟中断;每个TR_CLK周期产生一次中断。
由原理框图可知RTC的组成:
APB1接口:用来和APB1总线相连。通过APB1接口可以访问RTC的相关寄存器(预分频值,计数器值,闹钟值)。
RTC核心:由一组可编程计数器组成,分两个主要模块:
1)第一个是RTC预分频模块,它可以编程产生最长1秒的RTC时间基TR_CLK。如果设置了秒中断允许位,可以产生秒中断;
2)第二个是32位的可编程计数器,可被初始化为当前时间。系统时间按TR_CLK周期累加并与存储在RTC_ALR寄存器中的可编程时间相比,当匹配时候如果设置了闹钟中断允许位,可以产生闹钟中断。
备注:RTC内核完全独立于APB1接口,软件通过APB1接口对RTC相关寄存器访问。但是相关寄存器只在RTC APB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新。所以软件必须先等待寄存器同步标志位(RTC_CRL的RSF位)被硬件置1才读。
1.5 RTC时钟源(有三个时钟源可选,一般采用外部时钟)
2. BKP备份寄存器
2.1 备份寄存器是42个16位的寄存器,可用来存储84个字节数据;
2.2 它们处在备份区域,当VDD电源切断,仍然由VBAT(板子上的纽扣电池)维持供电;
2.3 当系统在待机模式下被唤醒,或者系统复位或者电源复位,它们也不会复位;
2.4 执行以下操作将使能对后备寄存器和RTC访问:
2.4.1 置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位,使能电源和后备时钟;
2.4.2 设置寄存器PWR_CR的DBP位,使能对RTC和后备寄存器的访问。
2.5 BKP备份寄存器常用来保存一些系统配置信息和相关标志位。
3. RTC常用寄存器
3.1 RTC控制寄存器 (RTC_CRH(高位), RTC_CRL(低位));
3.1.1 修改CRH/CRL寄存器,必须先判断RSF位,确定已经同步;
3.1.2 修改CNT,ALR,PRL的时候,必须先配置CNF位进入配置模式,修改完之后,设置CNF位为0退出配置模式;
3.1.3 同时在对RTC相关寄存器写操作之前,必须判断上一次写操作已经结束,也就是判断RTOFF位是否置位。
3.2 RTC预分频装载寄存器 (RTC_PRLH, RTC_PRLL);
3.3 RTC预分频余数寄存器 (RTC_DIVH, RTC_DIVL);
3.4 RTC计数器寄存器 (RTC_CNTH, RTC_CNTL);
3.5 RTC闹钟寄存器 (RTC_ALRH, RTC_ALRL);
3.6 配置RTC寄存器
3.7 读RTC寄存器
4. RTC常用库函数
4.1 STM32提供的官方库函数文件名为:
stm32f10x_rtc.c 和stm32f10x_rtc.h;
4.2 具体库函数为:
- void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalStateNewState);
- void RTC_EnterConfigMode(void);
- void RTC_ExitConfigMode(void);
- uint32_t RTC_GetCounter(void);
- void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);
- void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);
- void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);
- uint32_t RTC_GetDivider(void);
- void RTC_WaitForLastTask(void);
- void RTC_WaitForSynchro(void);
- FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
- void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);
- ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
- void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);
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4.3 RTC时钟源和时钟操作函数:
- void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t CLKSource); //时钟源选择
- void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState); //时钟使能
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4.4 RTC配置函数(预分频,计数值):
- void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue); //预分频配置:PRLH/PRLL
- void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue); //设置计数器值:CNTH/CNTL
- void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue); //闹钟设置:ALRH/ALRL
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4.5 RTC中断设置函数:
- void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState); //CRH
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4.6 RTC允许配置和退出配置函数:
- void RTC_EnterConfigMode(void); //允许RTC配置 : CRL位 CNF
- void RTC_ExitConfigMode(void); //退出配置模式 : CRL位 CNF
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4.7 同步函数:
- void RTC_WaitForLastTask(void); //等待上次操作完成:CRL位RTOFF
- void RTC_WaitForSynchro(void); //等待时钟同步:CRL位RSF
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4.8 相关状态位获取清除函数:
- FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
- void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);
- ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
- void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);
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1.9 其他相关函数(BKP等)
- PWR_BackupAccessCmd(); //BKP后备区域访问使能
- RCC_APB1PeriphClockCmd(); //使能PWR和BKP时钟
- RCC_LSEConfig(); //开启LSE,RTC选择LSE作为时钟源
- PWR_BackupAccessCmd(); //BKP后备区域访问使能
- uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR); //读BKP寄存器
- void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data); //写BKP
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5. RTC一般配置步骤
5.1 使能PWR和BKP时钟:
- RCC_APB1PeriphClockCmd();
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5.2 使能后备寄存器访问:
5.3
配置RTC时钟源,使能RTC时钟:
- RCC_RTCCLKConfig();
- RCC_RTCCLKCmd();
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如果使用LSE,要打开LSE:RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
5.4 设置RTC预分频系数:
5.5 设置时间:
5.6 开启相关中断(如果需要):
5.7 编写中断服务函数:
5.8 部分操作要等待写操作完成和同步。
- RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
- RTC_WaitForSynchro(); //等待RTC寄存器同步
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6. 相关实验代码
6.1 rtc.h头文件代码
- #ifndef __RTC_H
- #define __RTC_H
- #include "stm32f10x.h"
- //定义一个时间结构体//
- typedef struct
- {
- vu8 hour; //时
- vu8 min; //分
- vu8 sec; //秒
- vu16 w_year; //年
- vu8 w_month; //月
- vu8 w_date; //日
- vu8 week; //周
- }_calendar_obj;
- extern _calendar_obj calendar; //日历结构体,已在rtc.c中申明了//
- extern u8 const mon_table[12]; //月份日期数据表,常数
- void Disp_Time(u8 x,u8 y,u8 size); //在制定位置开始显示时间
- void Disp_Week(u8 x,u8 y,u8 size,u8 lang); //在指定位置显示星期
- u8 RTC_Init(void); //初始化RTC,返回0,失败;1,成功;
- u8 Is_Leap_Year(u16 year); //平年,闰年判断,返回1是,0不是
- u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec); //闹钟设定
- u8 RTC_Get(void); //获取时间
- u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day); //获取日期,返回0成功,其他失败
- u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec); //设置时间
- #endif
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6.2 rtc.c文件代码
- #include "beep.h"
- #include "rtc.h"
- #include "sys.h"
- #include "delay.h"
- #include "usart.h"
- //时钟结构体//
- _calendar_obj calendar;
- static void RTC_NVIC_Config(void)
- {
- NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn; //RTC全局中断
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级1位,从优先级3位
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //抢占优先级0位,从优先级4位
- NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能该通道中断
- NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
- }
- //实时时钟配置
- //初始化RTC时钟,同时检测时钟是否工作正常
- //BKP->DR1用于保存是否第一次配置的设置
- //返回0:正常; 其他:错误代码
- u8 RTC_Init(void)
- {
- //检查是不是第一次配置时钟//
- u8 temp=0;
- //*****第一步*****//
- //电源控制PWR,当主电源VDD掉电后,通过VBAT脚为实时时钟(RTC)和备份寄存器(BKP)提供电源//
- //使能PWR和BKP外设时钟//
- RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
- //*****第二步*****//
- //使能后备寄存器访问,位带操作,实际对电源控制寄存器PWR_CR的第八位DBP写1,允许写入RTC和BKP//
- PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
- //读取BKP_DR1寄存器0~15位的值,判断是否与0x5050一致//
- if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5050)
- {
- //如果不一致,说明第一次配置,则进行如下操作//
- BKP_DeInit(); //复位备份区域//
- RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振//
- //备份域控制寄存器RCC_BDCR,位1,LSERDY为0时未就绪,为1时就绪//
- while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&&temp<250)
- {
- temp++;
- delay_ms(10);
- }
- if(temp>=250)return 1; //初始化时钟失败,晶振有问题,结束u8 RTC_Init(void)函数//
- //若temp<250,则继续//
- //*****第三步*****//
- RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟//
- RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟//
- //*****配置RTC寄存器开始*****//
- //*****第六步*****//
- //RTC控制寄存器低位(RTC_CRL),位5,RTOFF为0时仍在写操作,为1时写操作完成,该函数循环执行,直到RTOFF为1//
- RTC_WaitForLastTask();
- //RTC控制寄存器低位(RTC_CRL),位3,RSF为0时寄存器未同步,为1时寄存器同步,该函数循环执行,直到 RSF 为1//
- //因为修改CRH/CRL寄存器,必须先判断RSF位,确定已经同步//
- RTC_WaitForSynchro();
- RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC | RTC_IT_ALR, ENABLE); //对控制寄存器高位(RTC_CRH)操作,使能RTC秒中断//
- RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成//
- //*****第四步和第五步*****//
- //RTC控制寄存器低位(RTC_CRL),位4,CNF置1,进入配置模式//
- RTC_EnterConfigMode();
- RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值//
- RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成//
- RTC_Set(2015,1,14,17,42,55); //设置时间,纯c语言代码//
- //RTC控制寄存器低位(RTC_CRL),位4,CNF置0,退出配置模式//
- RTC_ExitConfigMode();
- //写入BKP_DR1寄存器0~15位的值//
- BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5050); //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据//
- }
- else //如果,不是第一次配置,系统继续计时//
- {
- RTC_WaitForSynchro(); //等待寄存器同步//
- RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC | RTC_IT_ALR, ENABLE);
- RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成//
- }
- RTC_NVIC_Config(); //RCT中断分组设置//
- RTC_Get(); //更新时间//
- return 0; //ok//
- }
- //*****第七步,编写中断服务函数*****//
- //秒中断发生,更新时间,闹钟中断发生,更新时间并向串口发送时间//
- void RTC_IRQHandler(void)
- {
- if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET) //判断闹钟中断是否发生//
- {
- //RTC控制寄存器低位(RTC_CRL),位1,ALRF置0,清闹钟中断//
- RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
- RTC_Get(); //更新时间//
- printf("闹钟时间:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
- BEEP=1;
- delay_ms(1000);
- BEEP=0;
- }
- if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET) //判断秒钟中断是否发生//
- {
- RTC_Get();
- printf("闹钟时间:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
- }
- RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW); //清闹钟中断和溢出标志//
- RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成//
- }
- //判断是否是闰年函数,能被4整除,但不能被100整除的年是闰年,能被400整除的年是闰年//
- //月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
- //闰年 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
- //非闰年/平年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
- //输入:年份
- //输出:该年份是不是闰年.1,是.0,不是
- u8 Is_Leap_Year(u16 year)
- {
- if(year%4==0) //判断是否能被4整除,能则继续;不能则不是闰年,且返回0//
- {
- if(year%100==0) //判断是否能被100整除,能则继续;不能则是闰年,且返回1//
- {
- if(year%400==0)return 1; //判断是否能被400整除,能则是闰年,且返回1;不能则不是闰年,且返回0//
- else return 0;
- }else return 1;
- }else return 0;
- }
- //设置时钟,把输入的时钟转换为秒钟,以1970年1月1日为基准,1970~2099年为合法年份//
- //并将值传至RTC计数器寄存器高位(RTC_CNTH)和RTC计数器寄存器低位(RTC_CNTL)中//
- //返回值:0,成功;其他:错误代码//
- //平年的月份日期表,闰年的话,就把28改29//
- const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
- u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
- {
- u16 t;
- u32 seccount=0;
- if(syear<1970||syear>2099)return 1; //如果年份不在1970~2099年之内,则报错,函数停止//
- for(t=1970;t<syear;t++) //把所有年份的秒钟相加//
- {
- if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400; //闰年的秒钟数//
- else seccount+=31536000; //平年的秒钟数,少一天//
- }
- smon-=1;
- for(t=0;t<smon;t++) //把前面月份的秒钟数相加//
- {
- seccount+=(u32)mon_table[t]*86400; //月份秒钟数相加//
- if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400; //闰年2月份增加一天的秒钟数 //
- }
- seccount+=(u32)(sday-1)*86400; //把前面日期的秒钟数相加//
- seccount+=(u32)hour*3600; //小时秒钟数//
- seccount+=(u32)min*60; //分钟秒钟数//
- seccount+=sec; //最后的秒钟加上去//
- //以上,已经把某年某月某日某时某分某秒的时间,用秒计数起来//
- RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟//
- PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能RTC和BKP访问//
- RTC_SetCounter(seccount); //设置RTC计数器的值//
- RTC_WaitForLastTask();
- return 0;
- }
- //初始化闹钟,以1970年1月1日为基准,1970~2099年为合法年份,syear,smon,sday,hour,min,sec:年月日时分秒//
- //返回值:0,成功;其他:错误代码.//
- u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
- {
- u16 t;
- u32 seccount=0;
- if(syear<1970||syear>2099)return 1;
- for(t=1970;t<syear;t++) //把所有年份的秒钟相加//
- {
- if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400; //闰年的秒钟数//
- else seccount+=31536000; //平年的秒钟数//
- }
- smon-=1;
- for(t=0;t<smon;t++) //把前面月份的秒钟数相加//
- {
- seccount+=(u32)mon_table[t]*86400; //月份秒钟数相加//
- if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400; //闰年2月份增加一天的秒钟数//
- }
- seccount+=(u32)(sday-1)*86400; //把前面日期的秒钟数相加//
- seccount+=(u32)hour*3600; //小时秒钟数//
- seccount+=(u32)min*60; //分钟秒钟数//
- seccount+=sec; //最后的秒钟加上去//
- //设置时钟//
- RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟//
- PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能RTC和BKP访问//
- RTC_SetAlarm(seccount); //设置RTC闹钟寄存器值//
- RTC_WaitForLastTask();
- return 0;
- }
- //得到当前的时间,将秒转换成年月日时分秒//
- //返回值:0,成功;其他:错误代码.//
- u8 RTC_Get(void)
- {
- static u16 daycnt=0;
- u32 timecount=0;
- u32 temp=0;
- u16 temp1=0;
- timecount=RTC_GetCounter(); //获取16位RTC计数器寄存器高位RTC_CNTH和低位RTC_CNTL的值,返回32位数据//
- temp=timecount/86400; //得到天数//
- if(daycnt!=temp) //超过一天了
- {
- daycnt=temp;
- temp1=1970; //从1970年开始//
- while(temp>=365) //当temp≥365天时//
- {
- if(Is_Leap_Year(temp1)) //闰年判断,闰年366天,平年365天//
- {
- if(temp>=366)
- temp-=366; //闰年,temp减366天//
- else break; //当年是闰年,且是365天时,跳出循环//
- }
- else temp-=365; //平年,temp减365天//
- temp1++; //平年,temp1加1年//
- }
- calendar.w_year=temp1; //得到年份temp1//
- temp1=0; //temp1至0,开始计算月份//
- while(temp>=28) //当28≤temp<365天时//
- {
- //temp1从0至11分别对应1月到12月//
- if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1) //当是闰年,且为2月份时,执行下面语句//
- {
- if(temp>=29)temp-=29;
- else break;
- }
- else //平年,执行else//
- {
- if(temp>=mon_table[temp1])
- temp-=mon_table[temp1];
- else break;
- }
- temp1++;
- }
- calendar.w_month=temp1+1; //得到月份//
- calendar.w_date=temp+1; //得到日期//
- }
- temp=timecount%86400; //得到秒钟数//
- calendar.hour=temp/3600; //小时//
- calendar.min=(temp%3600)/60; //分钟//
- calendar.sec=(temp%3600)%60; //秒钟//
- calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date); //获取星期//
- return 0;
- }
- //获得现在是星期几
- //功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)
- //输入参数:公历年月日
- //返回值:星期号
- u8 const table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}; //月修正数据表?//
- u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)
- {
- u16 temp2;
- u8 yearH,yearL;
- yearH=year/100; yearL=year%100;
- //如果为21世纪,年份数加100//
- if (yearH>19)
- yearL+=100;
- //所过闰年数只算1900年之后的//
- temp2=yearL+yearL/4;
- temp2=temp2%7;
- temp2=temp2+day+table_week[month-1];
- if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;
- return(temp2%7);
- }
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6.3 main.c文件代码
- #include "led.h"
- #include "beep.h"
- #include "rtc.h"
- #include "delay.h"
- #include "sys.h"
- #include "usart.h"
- #include "usmart.h"
- //主函数//
- int main(void)
- {
- u8 t=0;
- delay_init(); //延时函数初始化//
- NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级,2位响应优先级//
- uart_init(115200); //串口初始化为115200//
- LED_Init(); //LED端口初始化//
- BEEP_Init();
- BEEP=1;
- delay_ms(1000);
- BEEP=0;
- LED0=0; //LED0亮//
- usmart_dev.init(SystemCoreClock/1000000); //初始化USMART//
- RTC_Init(); //RTC初始化//
- while(1)
- {
- if(t!=calendar.sec)
- {
- t=calendar.sec; //如果calendar.sec不更新,则t不更新//
- LED0=!LED0; //每次calendar.sec更新,LED0和LED1交替闪烁//
- LED1=!LED1;
- }
- delay_ms(10);
- }
- }
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最后调试效果如下图所示
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版权声明:天亮继续睡
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