文章目录

实验目标
实验环境
一. RCT基础
- 什么是RTC?
- 为什么我们需要一个单独的RTC？
- RTC（Real Time Clock）的原理和机制
- RTC具体流程：
- RTC时钟选择
- RTC复位过程
- RTC中断
二.创建CubeMX工程
RTC初始时间
总结

实验目标

1）了解和掌握RTC基础知识，读取RTC初始时间，验证是否为 1970年1月1日零分零秒；

2）将RTC时间调整为当前时间，并以 2021年x月x日x分x秒的格式从串口输出(或输出到OLED屏)，每1s改变一次；

3）如果输出内容中需加入“星期x”，请修改代码。

实验环境

1、芯片： STM32F407ZET6/ STM32F103ZET6

2、STM32CubeMx软件

3、IDE： MDK-Keil软件

4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库

知识概括：

通过本篇博客您将学到：

RTC时钟原理
STM32CubeMX创建RTC例程
HAL库定时器RTC函数库

一. RCT基础

什么是RTC?

RTC（实时时钟）是指安装在电子设备或实现其功能的IC（集成电路）上的时钟。当您在数字电路中称其为“时钟”时，您可能会想到周期信号，但在英语中，clock也意味着“时钟”。它还意味着将当前时间保持在北顶的时钟，因此它具有“实时”。但是，个人电脑显示屏、智能手机待机画面等下显示的时间不一定是RTC。这是因为CPU本身具有定时器功能和时钟功能，不用RTC也可以显示时间和调整时序。更重要的是，此功能非常准确。

为什么我们需要一个单独的RTC？

原因是上述CPU的定时器时钟功能只在“启动”即“通电时”运行，断电时停止。当然，如果时钟不能连续跟踪时间，则必须手动设置时间。如今，通过接收标准电波（传输各国标准时间的电波）来自动调整时间的手表越来越多，但它是一种不应该在室内携带的电子设备。

它的功能十分简单,只有计时功能(也可以触发中断)。但其高级指出也就在于掉电之后还可以正常运行。

RTC有一个与电脑单独分离的电源，如纽扣电池（备用电池），即使主机电源关闭，它也保持滴答作响，随时可以实时显示时间。然后，当计算机再次打开时，计算机内置的定时器时钟从RTC读取当前时间，并在此基础上供电的同时，时间在其自身机制下显示。增加。顺便说一句，由于纽扣电池相对便宜且使用寿命长，因此RTC可以以极低的成本运行。由于这个作用，它也可以用作内存。

RTC（Real Time Clock）的原理和机制

RTC原理框图

解读
这里我们把他分成两个部分:

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。

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 核心接口：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（RTC_CNT），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具体流程：

RTCCLK经过RTC_DIV预分频，RTC_PRL设置预分频系数，然后得到TR_CLK时钟信号，我们一般设置其周期为1s，RTC_CNT计数器计数，假如1970设置为时间起点为0s，通过当前时间的秒数计算得到当前的时间。RTC_ALR是设置闹钟时间，RTC_CNT计数到RTC_ALR就会产生计数中断。

RTC_Second为秒中断，用于刷新时间，
RTC_Overflow是溢出中断。
RTC Alarm 控制开关机

RTC时钟选择

使用HSE分频时钟或者LSI的时候，在主电源VDD掉电的情况下。这两个时钟来源都会受到影响,因此没法保证RTC正常工作。所以RTC一般都时钟低速外部时钟LSE，频率为实时时钟模块中常用的32.768KHz,因为32768 = 2^15，分频容易实现,所以被广泛应用到RTC模块.(在主电源VDD有效的情况下(待机),RTC还可以配置闹钟事件使STM32退出待机模式).

RTC复位过程

除了RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器外，所有的系统寄存器都由系统复位或电源复位进行异步复位。
RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器仅能通过备份域复位信号复位。

RTC中断

秒中断：
这里时钟自带一个秒中断，每当计数加一的时候就会触发一次秒中断，。注意，这里所说的秒中断并非一定是一秒的时间，它是由RTC时钟源和分频值决定的“秒”的时间，当然也是可以做到1秒钟中断一次。我们通过往秒中断里写更新时间的函数来达到时间同步的效果。

闹钟中断：
闹钟中断就是设置一个预设定的值，计数每自加多少次触发一次闹钟中断。

二.创建CubeMX工程

- 创建一个创建STM32F103C8工程

- 配置RCC（设置高速外部时钟，使能外部晶振LSE）
设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源
使能外部晶振LSE

RTC设备因为其独特的运行方式（即掉电依旧运行）使用HSE分频时钟或者LSI的时候,在主电源VDD掉电的情况下,这两个时钟来源都会受到影响，资源消耗太大，小小的纽扣电池根本吃不消。没法保证RTC正常工作.所以RTC一般都时钟低速外部时钟LSE

- 配置RTC（激活时钟源(Activate Clock Source)和日历(Activate Calendar)）

①是Activate Clock Source 激活时钟源。
②Activate calendar激活日历。
这两个都要点，作用也很明显，先是使能时钟源，再使能RTC日历。
③作用是是否使能 tamper（PC13）引脚上输出校正的秒脉冲时钟。
tamper：x,作用是RTC入侵检测校验功能。

RTC校验功能，使能侵入检测功能。RTC时钟经64分频输出到侵入检测引脚TAMPER上当 TAMPER引脚上的信号从 0变成1或者从 1变成 0(取决于备份控制寄存器BKP_CR的 TPAL位)，会产生一个侵入检测事件。侵入检测事件将所有数据备份寄存器内容清除。
也就是第一个是使能tamper（PC13）引脚作为时钟脉冲输出。
第二个是使能tamper（PC13）引脚作为入侵检测功能。

- 设置两个RTC的中断：
RTC全局中断RTC_IRQHandler()
闹钟中断函数RTCAlarm_IRQHandler()

此处设置时间为2022/11/5 12:30:00

Binary data format 十六进制
BCD data format BCD码进制

使用自动配置，初始化时间必须使用BCD data format，原因是库函数存在bug，如果使用Binary data format，月份配置会出错，比如说11月，配置时会赋值为RTC_MONTH_NOVEMBER，而此宏定义值为0x11，也就是说其十进制值为17

- 使能串口
使能（Enable）: 负责控制信号的输入和输出.
使能一下串口，因为发送日期到上位机。

③：Asynchronous，异步，此处传输模块选择异步传输。

- 时钟源设置

外部晶振为8MHz

1选择外部时钟HSE 8MHz
2PLL锁相环倍频9倍
3系统时钟来源选择为PLL
4设置APB1分频器为 /2
5 使能CSS监视时钟
6 设置RTC时钟为LSE

32的时钟树框图参考文章链接：https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/98845509

- 项目文件设置

- 创建工程文件
完成上述设置后，
点击创建工程

- 配置下载工具

新建的工程所有配置都是默认的我们需要自行选择下载模式，勾选上下载后复位运行。

在工程文件上右键，选择以下选项：

进入以下界面配置：

- RTC_HAL库函数

以下是常用的RTC库函数

/*设置系统时间*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)
/*读取系统时间*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)
/*设置系统日期*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)
/*读取系统日期*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)
/*启动报警功能*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetAlarm(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_AlarmTypeDef *sAlarm, uint32_t Format)
/*设置报警中断*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_SetAlarm_IT(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_AlarmTypeDef *sAlarm, uint32_t Format)
/*报警时间回调函数*/
__weak void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
/*写入后备储存器*/
void HAL_RTCEx_BKUPWrite(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister, uint32_t Data)
/*读取后备储存器*/
uint32_t HAL_RTCEx_BKUPRead(RTC_HandleTypeDef *hrtc, uint32_t BackupRegister

系统的时间和日期开始的时候已经设置过了，所以我们这里只用两个读取函数

/*读取系统时间*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)

参数分析：*hrtc RTC结构体参数例：&hi2c2
RTC_TimeTypeDef *sTime：获取RTC时间的结构体，
Format：获取时间的格式
RTC_FORMAT_BIN 使用16进制
RTC_FORMAT_BCD 使用BCD进制

/*读取系统日期*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)

参数分析：*hrtc RTC结构体参数例：&hi2c2

RTC_DateTypeDef *sTime：获取RTC日期的结构体，

Format：获取日期的格式
RTC_FORMAT_BIN 使用16进制
RTC_FORMAT_BCD 使用BCD进制

在stm32f1xx_hal_rtc.h头文件中，可以找到RTC_TimeTypeDef，RTC_DateTypeDef这两个结构体的成员变量。注意，找头文件时，不要在软件里去找，打开工程文件。我的头文件路径如下，仅作参考。

/*时间结构体*/
typedef struct
{uint8_t Hours;            /*!< Specifies the RTC Time Hour.This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 23 */uint8_t Minutes;          /*!< Specifies the RTC Time Minutes.This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 59 */uint8_t Seconds;          /*!< Specifies the RTC Time Seconds.This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 59 */} RTC_TimeTypeDef;/*日期结构体*/
typedef struct
{uint8_t WeekDay;  /*!< Specifies the RTC Date WeekDay (not necessary for HAL_RTC_SetDate).This parameter can be a value of @ref RTC_WeekDay_Definitions */uint8_t Month;    /*!< Specifies the RTC Date Month (in BCD format).This parameter can be a value of @ref RTC_Month_Date_Definitions */uint8_t Date;     /*!< Specifies the RTC Date.This parameter must be a number between Min_Data = 1 and Max_Data = 31 */uint8_t Year;     /*!< Specifies the RTC Date Year.This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 99 */} RTC_DateTypeDef;

在main.c文件中重写fputc函数，完成printf函数的重定向

//添加头文件#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f){uint8_t temp[1]={ch};HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2);return ch;
}

在main.c中定义时间和日期的结构体用来获取时间和日期

RTC_DateTypeDef GetData;  //获取日期结构体RTC_TimeTypeDef GetTime;   //获取时间结构体

在main函数的while循环中添加以下代码

/* Get the RTC current Time */HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &GetTime, RTC_FORMAT_BIN);/* Get the RTC current Date */HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &GetData, RTC_FORMAT_BIN);/* Display date Format : yy/mm/dd */printf("%02d/%02d/%02d\r\n",2000 + GetData.Year, GetData.Month, GetData.Date);/* Display time Format : hh:mm:ss */printf("%02d:%02d:%02d\r\n",GetTime.Hours, GetTime.Minutes, GetTime.Seconds);printf("\r\n");HAL_Delay(1000);

然后点击，开始编译。

RTC初始时间

RTC默认初始时间是0年1月1日零时零分零秒。

总结

本次实验，我了解了RTC时钟的基础知识，知道了它的工作原理，注意事项，学会用它做一些简单的小功能，通过调用HAL函数，获取时间日期，再添加头文件，用printf函数输出就可以了。

参考：https://blog.csdn.net/qq_45659777/article/details/121621521
https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/105741893

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