STM32CubeIDE实时时钟（RTC）经验分享

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攻城狮Melo 发布时间：2023-4-6 16:45

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文章简介:	STM32CubeIDE实时时钟（RTC）经验分享

一、RTC简介
      实时时钟的缩写是RTC(Real_Time Clock)，核心是晶振，晶振频率一般为32768 Hz 。它为分频计数器提供精确的与低功耗的实基信号。它可以用于产生秒、分、时、日等信息。为了确保时钟长期的准确性，晶振必须正常工作，不能够受到干扰。RTC的晶振又分为：外部晶振和内置晶振。

      RTC时间信息存储在后备寄存器（RTC_BKUP）中，在STM32中，通常采用一个32位计数器来计时，而不是用年月日时分秒的分组寄存器，因此在处理STM32的时间信息时（设置或读取），通常要求先处理时分秒时间，再处理年月日时间，以确保时间和日期值之间的一致性。

      RTC和后备寄存器一般不会被系统或电源复原源复位，当从待机模式唤醒时，也不会复位，但是要注意的是，停止供电会出现重置，数值恢复到初始设置，因此如果要保持长期有效，尤其是断电重启依然有效，需要配置独立供电电源。

      RTC时间是以振荡频率来计算的。故它本质上是一个计数器，只是通过换算呈现出日历时间信息。而一般的计数器都是16位的。又因为时间的准确性很重要，故震荡次数越低，时间的准确性越低。所以必定是个高次数。2^15 = 32768 ，而 32768 Hz = 2^15 即分频15次后为1Hz，周期 = 1s，因此RTC的时间基准是1秒。16位计数器最大值0XFFFFFFFF，按秒计算，能支持136年时长计算。

二、工程创建及配置
      本文采用STM32L496VGTx-ali开发板来实现，该开发板是没有给RTC独立供电的，因此断电后会出现时间重置，但功能模拟演示还是OK的。本文假设已经移植了前面工程，并实现了lpuart1串口通信与电脑端的调试输出以及按键、LED灯驱动

      假设已经实现了lpuart1串口通信及按键、LED灯功能，现在双击.ioc打开cubeMX配置界面，开启RTC功能。数据格式支持二进制格式和BCD格式，在HAL中采用RTC_FORMAT_BIN（0x00000000u）和RTC_FORMAT_BCD(0x00000001u)标识。

BCD(Binary Coded Decimal)，即二-十进制编码，是用四位二进制码的 10 种组合表示十进制数0－9。这种编码至少需要用四位二进制码元，而四位二进制码元可以有16种组合。当用这些组合表示十进制数0－9时，有六种组合不用。

RTC功能开启后，时钟树视图可以关于RTC的选择器可以选择外部高速时钟、外部低速时钟、内部低速时钟，本文选择外部低速时钟（LSE）。

完成配置保存输出按钮（本文是为每个外设生成独立.h/.c源码），在生成的rtc.c文件中可以看到RTC初始化函数关于年月日、时分秒的设值和cubeMX上配置信息一致。

备注：如果在cubeMX配置界面没有选择数据格式，年日、时分秒默认是0X前缀的。

三、驱动代码设计实现
【1】在Core/Src/rtc.c文件中，调整RTC初始化函数，在RTC设置初始化时间、日期之前，加入后备寄存器的读取，判定是否已经进行过初始化，避免重复设置时间、日期而改写本该持续计数的RTC计数。

void MX_RTC_Init(void)
{
/* USER CODE BEGIN RTC_Init 0 */
/* USER CODE END RTC_Init 0 */
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
/* USER CODE BEGIN RTC_Init 1 */
//新增
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟PWR
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//取消备份区域写保护
/* USER CODE END RTC_Init 1 */
/** Initialize RTC Only
*/
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;
hrtc.Init.SynchPrediv = 255;
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
hrtc.Init.OutPutRemap = RTC_OUTPUT_REMAP_NONE;
hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
//新增
if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR1)!=0X8888)//判断是否首次上电
{
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR1,0X8888); //标记数值（写入上电检查数值）
/* USER CODE END Check_RTC_BKUP */
/** Initialize RTC and set the Time and Date
*/
sTime.Hours = 12;
sTime.Minutes = 30;
sTime.Seconds = 30;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER;
sDate.Date = 20;
sDate.Year = 22;
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN RTC_Init 2 */
//新增
// printf("手动初始化测试！\r\n");//显示初始化信息
}
/* USER CODE END RTC_Init 2 */
}

复制代码

在main.c文件中，加入按键、LED灯、串口外设驱动头文件,

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "../../ICore/key/key.h"
#include "../../ICore/led/led.h"
#include "../../ICore/print/print.h"
#include "../../ICore/usart/usart.h"
/* USER CODE END Includes */

复制代码

在main函数中声明RTC日期、时间读取缓存变量。

/* USER CODE BEGIN 1 */
RTC_DateTypeDef RtcDate;
RTC_TimeTypeDef RtcTime;
uint8_t time_set = 0;//用户设置时间标记
/* USER CODE END 1 */

复制代码

在main函数中开启串口lpuart1的中断接收。

/* USER CODE BEGIN 2 */
ResetPrintInit(&hlpuart1);
HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1,(uint8_t *)&HLPUSART_NewData, 1); //再开启接收中断
HLPUSART_RX_STA = 0;
printf("APP reset now!\r\n");
/* USER CODE END 2 */

复制代码

在main函数循环体中，实现按键KEY1获取RTC时间以及按键KEY2设置RCT时间，注意RTC设置时间、日期和RTC读取时间、日期时，数据格式保持一致，最好和CubeMX设置时一致，例如读取、写入RTC时间日期都采用RTC_FORMAT_BCD格式。

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
if(HLPUSART_RX_STA&0xC000){//溢出或换行，重新开始
printf("lpuart1:%.*s\r\n",HLPUSART_RX_STA&0X0FFF, HLPUSART_RX_BUF);
if(time_set){
//将超级终端发过来的数据换算并写入RTC,读取数据为字符内容需要转换为数值
RtcDate.Year = (HLPUSART_RX_BUF[2]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[3]-0x30;//减0x30后才能得到十进制0~9的数据
RtcDate.Month = (HLPUSART_RX_BUF[4]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[5]-0x30;
RtcDate.Date = (HLPUSART_RX_BUF[6]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[7]-0x30;
RtcTime.Hours = (HLPUSART_RX_BUF[8]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[9]-0x30;
RtcTime.Minutes = (HLPUSART_RX_BUF[10]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[11]-0x30;
RtcTime.Seconds = (HLPUSART_RX_BUF[12]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[13]-0x30;
//写入格式RTC_FORMAT_BCD或RTC_FORMAT_BIN,确保写入及读取数据格式一致即可
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &RtcTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)//将数据写入RTC程序
{
printf("写入时间失败！\r\n"); //显示写入失败
}else if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &RtcDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)//将数据写入RTC程序
{
printf("写入日期失败！\r\n"); //显示写入失败
}else printf("写入成功！\r\n");//显示写入成功
time_set=0;
}
HLPUSART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
HAL_Delay(100);//等待
}
if(KEY_1())
{
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &RtcTime, RTC_FORMAT_BCD);//读出时间值
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &RtcDate, RTC_FORMAT_BCD);//一定要先读时间后读日期
printf(" RTC实时时钟测试\r\n");
printf(" 实时时间：%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d \r\n",2000+RtcDate.Year,
RtcDate.Month, RtcDate.Date,RtcTime.Hours, RtcTime.Minutes, RtcTime.Seconds);//显示日期时间
}
if(KEY_2())
{
printf(" 请输入设置时间，格式20221220183030，按回车键确定！ \r\n");
time_set=1;
}
/* USER CODE END WHILE */

复制代码

注意和前面简介说过，确保时间和日期值之间的一致性，先处理时间（时分秒），在处理日期（年月日），在stm32l4xx_hal_rtc.c的HAL_RTC_GetTime函数注释中也有明确要求如下，“您必须在HAL_RTC_GetTime（）之后调用HAL_RTC_GetDate（）来解锁值以确保时间和日期值之间的一致性。读取RTC当前时间锁定日历阴影寄存器中的值，直到读取当前日期以确保时间和日期值之间的一致性。”：