基于STM32RTC实时时钟doc.docx
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基于STM32RTC实时时钟doc
1课程设计内容
本文将利用ALIENTEK2.8寸TFTLCD模块来显示日期时间，实现一个简单的
时钟。
2STM32芯片简介
2006年ARM公司推出了基于ARMv7架构的Cortex系列的标准体系结构，
以满足各种技术的不同性能要求，包含A、R、M三个分工明确的系列[1]。
其中，
A系列面向复杂的尖端应用程序，用于运行开放式的复杂操作系统；R系列适合
实时系统；M系列则专门针对低成本的微控制领域。
Cortex-M3是首款基于
ARMv7-M体系结构的32位标准处理器，具有低功耗、少门数、短中断延迟、低
调试成本等众多优点。
它是专门为在微控制系统、汽车车身系统、工业控制系统
和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用领域实现高系统性能而设计的，它
大大简化了编程的复杂性，集高性能、低功耗、低成本于一体[2]。
半导体制造
厂商意法半导体ST公司是ARM公司Cortex-M3内核开发项目一个主要合作方，
2007年6月11日ST公司率先推出了基于Cortex-M3内核的STM32系列MCU。
本章将简要介绍STM32系列处理器的分类、内部结构及特点，并对本设计中重点应用的通用定时器做进一步分析。
2.1STM32RTC时钟简介
STM32的实时时钟（RTC）是一个独立的定时器。
STM32的RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。
修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。
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。
RTC的简化框图，如图20.1.1所示：
精选
图20.1.1RTC框图
RTC由两个主要部分组成（参见图20.1.1），第一部分（APB1接口）用来和APB1总线相连。
此单元还包含一组16位寄存器，可通过APB1总线对其进行读写操作。
APB1接口由APB1总线时钟驱动，用来与APB1总线连接。
另一部分（RTC核心）由一组可编程计数器组成，分成两个主要模块。
第一个模块
是RTC的预分频模块，它可编程产生1秒的RTC时间基准TR_CLK。
RTC的预分频模块包含了一个20位的可编程分频器（RTC预分频器）。
如果在RTC_CR寄存器中设置了相应的允许位，则在每个TR_CLK周期中RTC产生一个中断（秒中断）。
第二个模块是一个32位的可编程计数器，可被初始化为当前的系统时间，一个32位的时钟计数器，按秒钟计算，可以记录4294967296秒，约合136年左右，作为一般应用，这已经是足够了的。
RTC还有一个闹钟寄存器RTC_ALR，用于产生闹钟。
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较，如果RTC_CR控制寄存器中设置了相应允许位，比较匹配时将产生一个闹钟中断。
RTC内核完全独立于RTCAPB1接口，而软件是通过APB1接口访问RTC的预分频值、计数器值和闹钟值的。
但是相关可读寄存器只在RTCAPB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新，RTC标志也是如此。
这就意味着，如果APB1接口刚刚被开启之后，在第一次的内部寄存器更新之前，从APB1上都处的RTC寄存器值可能被破坏了（通常读到0）。
因此，若在读取RTC寄存器曾经被禁止
的RTCAPB1接口，软件首先必须等待RTC_CRL寄存器的RSF位（寄存器同步标志位，bit3）被硬件置1。
2.2RTC相关配置
精选
正常工作的一般配置步骤如下：
1）使能电源时钟和备份区域时钟。
前面已经介绍了，我们要访问RTC和备份区域就必须先使能电源时钟和备份区域时钟。
RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE）;
2）取消备份区写保护。
要向备份区域写入数据，就要先取消备份区域写保护（写保护在每次硬复位之后被使能），否则是无法向备份区域写入数据的。
我们需要用到向备份区域写入一
个字节，来标记时钟已经配置过了，这样避免每次复位之后重新配置时钟。
取消备份区域写保护的库函数实现方法是：
PWR_BackupAccessCmd（ENABLE）;//使能RTC和后备寄存器访问
3）复位备份区域，开启外部低速振荡器。
在取消备份区域写保护之后，我们可以先对这个区域复位，以清除前面的设置，
当然这个操作不要每次都执行，因为备份区域的复位将导致之前存在的数据丢失，所以要不要复位，要看情况而定。
然后我们使能外部低速振荡器，注意这里一般要先判断RCC_BDCR的LSERDY位来确定低速振荡器已经就绪了才开始下面的操作。
备份区域复位的函数是：
BKP_DeInit（）;//复位备份区域
开启外部低速振荡器的函数是：
RCC_LSEConfig（RCC_LSE_ON）;//开启外部低速振荡器
4）选择RTC时钟，并使能。
这里我们将通过RCC_BDCR的RTCSEL来选择选择外部LSI作为RTC的时钟。
然后通过RTCEN位使能RTC时钟。
库函数中，选择RTC时钟的函数是：
RCC_RTCCLKConfig（RCC_RTCCLKSource_LSE）;选//择LSE作为RTC时钟
对于RTC时钟的选择，还有RCC_RTCCLKSource_LSI和
RCC_RTCCLKSource_HSE_Div128
两个，顾名思义，前者为LSI，后者为HSE的128分频，这在时钟系统章节有
讲解过。
使能RTC时钟的函数是：
RCC_RTCCLKCmd（ENABLE）;使//能RTC时钟
5）设置RTC的分频，以及配置RTC时钟。
在开启了RTC时钟之后，我们要做的就是设置RTC时钟的分频数，通过
RTC_PRLH和RTC_PRLL来设置，然后等待RTC寄存器操作完成，并同步之后，设置秒钟中断。
然后设置RTC的允许配置位（RTC_CRH的CNF位），设置时间（其实就是设置RTC_CNTH和RTC_CNTL两个寄存器）。
下面我们一一这些步骤用到的库函数：
在进行RTC配置之前首先要打开允许配置位（CNF），库函数是：
RTC_EnterConfigMode（）;///允许配置
在配置完成之后，千万别忘记更新配置同时退出配置模式，函数是：
RTC_ExitConfigMode（）;//退出配置模式，更新配置设置RTC时钟分频数，库函数是：
精选
voidRTC_SetPrescaler（uint32_tPrescalerValue）;
这个函数只有一个入口参数，就是RTC时钟的分频数，很好理解。
然后是设置秒中断允许，RTC使能中断的函数是：
voidRTC_ITConfig（uint16_tRTC_IT,FunctionalStateNewState）；
这个函数的第一个参数是设置秒中断类型，这些通过宏定义定义的。
对于使能秒中断方法是：
RTC_ITConfig（RTC_IT_SEC,ENABLE）;//使能RTC秒中断
下一步便是设置时间了，设置时间实际上就是设置RTC的计数值，时间与计数
值之间是需要换算的。
库函数中设置RTC计数值的方法是：
voidRTC_SetCounter（uint32_tCounterValue）最后在配置完成之后
通过这个函数直接设置RTC计数值。
6）更新配置，设置RTC中断分组。
在设置完时钟之后，我们将配置更新同时退出配置模式，这里还是通过RTC_CRH的CNF来实现。
库函数的方法是：
RTC_ExitConfigMode（）;//退出配置模式，更新配置
在退出配置模式更新配置之后我们在备份区域BKP_DR1中写入0X5050代表我
们已经初始化过时钟了，下次开机（或复位）的时候，先读取BKP_DR1的值，
然后判断是否是0X5050来决定是不是要配置。
接着我们配置RTC的秒钟中断，并进行分组。
往备份区域写用户数据的函数是：
voidBKP_WriteBackupRegister（uint16_tBKP_DR,uint16_tData）；
这个函数的第一个参数就是寄存器的标号了，这个是通过宏定义定义的。
比如我们要往BKP_DR1写入0x5050，方法是：
BKP_WriteBackupRegister（BKP_DR1,0X5050）;
同时，有写便有读，读取备份区域指定寄存器的用户数据的函数是：
uint16_tBKP_ReadBackupRegister（uint16_tBKP_DR）；这个函数就很好理解了，这里不做过多讲解。
设置中断分组的方法之前已经详细讲解过，调用NVIC_Init函数即可，这里不做重复讲解。
7）编写中断服务函数。
最后，我们要编写中断服务函数，在秒钟中断产生的时候，读取当前的时间值，并显示到TFTLCD模块上。
通过以上几个步骤，我们就完成了对RTC的配置，并通过秒钟中断来更新时间。
3单元模块及电路设计
3.1电源模块
精选
图1
3.2复位电路模块
图2
3.3外部时钟模块
精选
图3
3.4外部晶振模块
图4
3.5JTAG下载模块
图5
3.6主控制器模块
精选
图8
3.7BootLoader配置模块
图9
4软件设计
首先是RTC_Init，其代码如下：
//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
u8RTC_Init（void）
{
u8temp=0;//检查是不是第一次配置时钟
if（BKP_ReadBackupRegister（BKP_DR1）!
=0x5050）//从指定的后备寄存器中
//读出数据:
读出了与写入的指定数据不相乎
{
RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_PWR|
RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE）;//使能PWR和BKP外设时钟
PWR_BackupAccessCmd（ENABLE）;//使能后备寄存器访问
BKP_DeInit（）;//③复位备份区域
RCC_LSEConfig（RCC_LSE_ON）;//设置外部低速晶振（LSE）
while（RCC_GetFlagStatus（RCC_FLAG_LSERDY）==RESET）//检查指定的
//RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪
{
精选
temp++;
delay_ms（10）;
}
if（temp>=250）return1;//
初始化时钟失败,晶振有问题
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
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
RTC_ITConfig（RTC_IT_SEC,ENABLE）;
//
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
RTC_EnterConfigMode（）;//
允许配置
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（2009,12,2,10,0,55）;
//设置时间
RTC_ExitConfigMode（）;
//
退出配置模式
BKP_WriteBackupRegister（BKP_DR1,0X5050）;//
向指定的后备寄存器中
//写入用户程序数据0x5050
}
else//系统继续计时
{
RTC_WaitForSynchro（）;//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_ITConfig（RTC_IT_SEC,ENABLE）;//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
}
RTC_NVIC_Config（）;//RCT中断分组设置
RTC_Get（）;//更新时间
return0;//ok
}
该函数用来初始化RTC时钟，但是只在第一次的时候设置时间，以后如果重新上电/复位都不会再进行时间设置了（前提是备份电池有电），在第一次配置的时候，我们是按照上面介绍的RTC初始化步骤来做的，这里就不在多说了，这里我们设置时间是通过时间设置函数RTC_Set（2012,9,7,13,16,55）;来实现的，这
里我们默认将时间设置为2012年9月7日13点16分55秒。
在设置好时
间之后，我们通过BKP_WriteBackupRegister（）函数向BKP->DR1写入标志字0X5050，用于标记时间已经被设置了。
这样，再次发生复位的时候，该函数通过BKP_ReadBackupRegister（）读取BKP->DR1的值，来判断决定是不是需要重新设置时间，如果不需要设置，则跳过时间设置，
仅仅使能秒钟中断一下，就进行中断分组，然后返回了。
这样不会重复设置时间，使得我们设置的时间不会因复位或者断电而丢失。
该函数还有返回值，返回值代表此次操作的成功与否，如果返回0，则代表初始化RTC成功，如果返回值非零则代表错误代码了。
介绍完RTC_Init，我们来介绍一下RTC_Set函数，该函数代码如下：
//设置时钟
精选
//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
//返回值:
0,成功;其他:
错误代码.
//月份数据表
u8consttable_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5};//月修正数据表
//平年的月份日期表
constu8mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};u8RTC_Set（u16syear,u8smon,u8sday,u8hour,u8min,u8sec）
{
u16t;
u32seccount=0;
if（syear<1970||syear>2099）return1;
for（t=1970;t{if（Is_Leap_Year（t））seccount+=31622400;//闰年的秒钟数
elseseccount+=31536000;//平年的秒钟数
}
smon-=1;
for（t=0;t{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
RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_PWR|
RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE）;//
使能PWR和BKP外设时钟
PWR_BackupAccessCmd（ENABLE）;//使能RTC和后备寄存器访问
RTC_SetCounter（seccount）;
//
设置RTC计数器的值
RTC_WaitForLastTask（）;
//
等待最近一次对RTC寄存器的写操
作完成
return0;
}
该函数用于设置时间，把我们输入的时间，转换为以1970年1月1日0时0分0秒当做起始时间的秒钟信号，后续的计算都以这个时间为基准的，由于STM32的秒钟计数器可以保存136年的秒钟数据，这样我们可以计时到2106年。
接着，我们介绍一下RTC_Get函数，该函数用于获取时间和日期等数据，其代码如下：
//得到当前的时间，结果保存在calendar结构体里面
//返回值:
0,成功;其他:
错误代码.
u8RTC_Get（void）
精选
{staticu16daycnt=0;u32timecount=0;u32temp=0;
u16temp1=0;
timecount=RTC->CNTH;//得到计数器中的值（秒钟数）timecount<<=16;
timecount+=RTC->CNTL;
temp=timecount/86400;
//
得到天数（秒钟数对应的）
if（daycnt!
=temp）
//
超过一天了
{
daycnt=temp;
temp1=1970;
//
从1970
年开始
while（temp>=365）
{
if（Is_Leap_Year（temp1））
//
是闰年
{
if（temp>=366）temp-=366;//
闰年的秒钟数
else{temp1++;break;}
}
elsetemp-=365;
//
平年
temp1++;
}
calendar.w_year=temp1;
//
得到年份
temp1=0;
while（temp>=28）
//
超过了一个月
{
if（Is_Leap_Year（calendar.w_year）&&temp1==1）//当年是不是闰年/2
月份
{
if（temp>=29）temp-=29;//
闰年的秒钟数
elsebreak;
}
else
{if（temp>=mon_table[temp1]）temp-=mon_table[temp1];//
平年
elsebreak;
}
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
精选
calendar.week=RTC_Get_Week（calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date）;
//获取星期return0;
}
函数其实就是将存储在秒钟寄存器RTC->CNTH和RTC->CNTL中的秒钟数据（通
过函数RTC_SetCounter设置）转换为真正的时间和日期。
该代码还用到了一个calendar的结构体，calendar是我们在rtc.h里面将要定义的一个时间结构体，用来存放时钟的年月日时分秒等信息。
因为STM32的RTC只有秒钟计数器，而年月日，时分秒这些需要我们自己软件计算。
我们把计算好的值保存在calendar里面，方便其他程序调用。
最后，我们介绍一下秒钟中断服务函数，该函数代码如下：
//RTC时钟中断
//每秒触发一次
voidRTC_IRQHandler（void）
{
if（RTC_GetITStatus（RTC_IT_SEC）!
=RESET）//秒钟中断
{
RTC_Get（）;//更新时间
}
if（RTC_GetITStatus（RTC_IT_ALR）!
=RESET）//闹钟中断
{
RTC_ClearITPendingBit（RTC_IT_ALR）;//清闹钟中断
}
RTC_ClearITPendingBit（RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW）;//清闹钟中断RTC_WaitForLastTask（）;
}
此部分代码比较简单，我们通过RTC_GetITStatus来判断发生的是何种中断，如果是秒钟中断，则执行一次时间的计算，获得最新时间。
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