4、RTC 实时时钟Demo(STM32F407)

RTC是个独立的BCD定时器/计数器。RTC 提供一个日历时钟，两个可编程闹钟中断，以及一个具有中断功能的周期性可编程唤醒标志。RTC还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。

(RTC实质：一个掉电(主电源)后还继续运行(由VBAT供电)的32位的向上计数器，STM32F103没有分组的时间寄存器，需要自己解析，而F4有分组的时间寄存器。)

两个32位寄存器包含二进码十进制格式(BCD)的秒，分钟，小时（12或24小时制），星期几，日期，月份和年份。此外，还可以提供二进制的亚秒值。

系统可以自动将月份的天数补偿为28，29（闰年），30,31天。并且还可以进行夏令时补偿。

其他32位寄存器还包含可编程的闹钟亚秒，秒，分钟，小时，星期几和日期。

此外，还可以使用数字校准功能对晶振精度的偏差进行补偿。

上电复位后，所有的RTC寄存器都会受到保护，以防止可能的非正常写访问。

RTC模块和时钟配置是在后备区域，即在系统复位或者待机模式唤醒后RTC的设置和时间维持不变，只要后备区域供电正常，RTC将一直工作下去。但是在系统复位之后会自动禁止访问后备区域和RTC，以防止意外操作，所以在设置时间之前，要先取消后备区域写保护。

 RTC工作原理框图

 RTC时钟源：

 RTC BKP备份寄存器

提醒：一共有20个32位备份寄存器。常用来保存一些系统配置信息和相关标志位。

 RTC相关常用寄存器

1. RTC时间寄存器(RTC_TR)  
2. RTC日期寄存器(RTC_DR)
3. RTC亚秒寄存器（RTC_SSR)
4. RTC控制寄存器(RTC_CR)
5. RTC初始化和状态寄存器(RTC_ISR)
6. RTC预分频寄存器(RTC_PRER)
7. RTC唤醒定时器寄存器(RTC_WUTR)
8. RTC闹钟A寄存器（RTC_ALRMAR)
9. RTC闹钟A亚秒寄存器（RTC_ALRMASSR)
10. RTC闹钟B寄存器（ RTC_ALRMBR)
11. RTC闹钟B亚秒寄存器（RTC_ALRMBSSR)
12. RTC写保护寄存器（RTC_WPR)
13. RTC备份寄存器（RTC_BKPxR)
14. RTC时间戳时间寄存器(RTC_TSTR)
15. RTC时间戳日期寄存器(RTC_TSDR)
16. RTC时间戳亚秒寄存器(RTC_TSSSR)

RTC预分频寄存器(RTC_PRER)

 RTC时间寄存器(RTC_TR)  

 RTC日期寄存器(RTC_DR) 

 RTC亚秒寄存器（RTC_SSR)

 RTC控制寄存器(RTC_CR)

 RTC初始化和状态寄存器(RTC_ISR)

 RTC唤醒定时器寄存器(RTC_WUTR)

 RTC闹钟A/B寄存器（RTC_ALRMAR/ RTC_ALRMBR)

 RTC闹钟A/B亚秒寄存器（RTC_ALRMASSR/ RTC_ALRMBSSR)

 RTC写保护寄存器（RTC_WPR)

 程序源码

rtc.h 

#ifndef __RTC_H
#define __RTC_H
#include "sys.h"

u8 My_RTC_Init(void);                                          // RTC初始化
ErrorStatus RTC_Set_Time(u8 hour, u8 min, u8 sec, u8 ampm);    // RTC时间设置
ErrorStatus RTC_Set_Date(u8 year, u8 month, u8 date, u8 week); // RTC日期设置
void RTC_Set_AlarmA(u8 week, u8 hour, u8 min, u8 sec);         // 设置闹钟时间(按星期闹铃,24小时制)
void RTC_Set_WakeUp(u32 wksel, u16 cnt);                       // 周期性唤醒定时器设置

#endif

rtc.c

#include "rtc.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

// RTC时间设置
// hour,min,sec:小时,分钟,秒钟
// ampm:@RTC_AM_PM_Definitions  :RTC_H12_AM/RTC_H12_PM
// 返回值:SUCEE(1),成功
//        ERROR(0),进入初始化模式失败
ErrorStatus RTC_Set_Time(u8 hour, u8 min, u8 sec, u8 ampm)
{
	RTC_TimeTypeDef RTC_TimeTypeInitStructure;

	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Hours = hour;
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Minutes = min;
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Seconds = sec;
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_H12 = ampm;

	return RTC_SetTime(RTC_Format_BIN, &RTC_TimeTypeInitStructure);
}
// RTC日期设置
// year,month,date:年(0~99),月(1~12),日(0~31)
// week:星期(1~7,0,非法!)
// 返回值:SUCEE(1),成功
//        ERROR(0),进入初始化模式失败
ErrorStatus RTC_Set_Date(u8 year, u8 month, u8 date, u8 week)
{

	RTC_DateTypeDef RTC_DateTypeInitStructure;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_Date = date;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_Month = month;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_WeekDay = week;
	RTC_DateTypeInitStructure.RTC_Year = year;
	return RTC_SetDate(RTC_Format_BIN, &RTC_DateTypeInitStructure);
}

// RTC初始化
// 返回值:0,初始化成功;
//        1,LSE开启失败;
//        2,进入初始化模式失败;
u8 My_RTC_Init(void)
{
	RTC_InitTypeDef RTC_InitStructure;					// 定义RTC初始化结构体
	u16 retry = 0X1FFF;									// 定义重试次数
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); // 使能PWR时钟
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);						// 使能后备寄存器访问

	if (RTC_ReadBackupRegister(RTC_BKP_DR0) != 0x5053) // 检查是否第一次配置
	{
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);							// 开启LSE（低速外部晶振）
		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
		{
			retry++;
			delay_ms(10);
		}
		if (retry == 0)
			return 1; // LSE 开启失败.

		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_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 0x7F;			  // RTC异步分频系数(1~0X7F)
		RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv = 0xFF;			  // RTC同步分频系数(0~7FFF)
		RTC_InitStructure.RTC_HourFormat = RTC_HourFormat_24; // RTC设置为24小时格式
		RTC_Init(&RTC_InitStructure);						  // 初始化RTC

		RTC_Set_Time(23, 59, 56, RTC_H12_AM); // 设置时间,23 点 59 分 56 秒
		RTC_Set_Date(23, 11, 29, 3);		  // 设置日期,14 年 5 月 5 日星期 1

		RTC_WriteBackupRegister(RTC_BKP_DR0, 0x5053); // 标记已经初始化过了
	}

	return 0;
}

// 设置闹钟时间(按星期闹铃,24小时制)
// week:星期几(1~7) @ref  RTC_Alarm_Definitions
// hour,min,sec:小时,分钟,秒钟
void RTC_Set_AlarmA(u8 week, u8 hour, u8 min, u8 sec)
{
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;		 // 定义外部中断线结构体
	RTC_AlarmTypeDef RTC_AlarmTypeInitStructure; // 定义RTC闹钟结构体
	RTC_TimeTypeDef RTC_TimeTypeInitStructure;	 // 定义RTC时间结构体

	RTC_AlarmCmd(RTC_Alarm_A, DISABLE); // 关闭闹钟A

	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Hours = hour;		// 设置小时
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Minutes = min;	/// 设置分钟
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_Seconds = sec;	// 设置秒钟
	RTC_TimeTypeInitStructure.RTC_H12 = RTC_H12_AM; // 设置为上午

	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmDateWeekDay = week;								  // 设置星期
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmDateWeekDaySel = RTC_AlarmDateWeekDaySel_WeekDay; // 按星期闹
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmMask = RTC_AlarmMask_None;						  // 精确匹配星期，时分秒
	RTC_AlarmTypeInitStructure.RTC_AlarmTime = RTC_TimeTypeInitStructure;				  // 设置闹钟时间
	RTC_SetAlarm(RTC_Format_BIN, RTC_Alarm_A, &RTC_AlarmTypeInitStructure);				  // 设置闹钟

	RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALRA);	 // 清除RTC闹钟A的标志
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17); // 清除LINE17上的中断标志位

	RTC_ITConfig(RTC_IT_ALRA, ENABLE); // 开启闹钟A中断
	RTC_AlarmCmd(RTC_Alarm_A, ENABLE); // 开启闹钟A

	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17;			   // LINE17
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;	   // 中断事件
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 上升沿触发
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;			   // 使能LINE17
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);						   // 配置外部中断线

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_Alarm_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; // 抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;		 // 子优先级2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				 // 使能外部中断通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								 // 配置中断向量表
}

// 周期性唤醒定时器设置
/*wksel:  @ref RTC_Wakeup_Timer_Definitions
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div16        ((uint32_t)0x00000000)
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div8         ((uint32_t)0x00000001)
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div4         ((uint32_t)0x00000002)
#define RTC_WakeUpClock_RTCCLK_Div2         ((uint32_t)0x00000003)
#define RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_16bits      ((uint32_t)0x00000004)
#define RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_17bits      ((uint32_t)0x00000006)
*/
// cnt:自动重装载值.减到0,产生中断.
/*唤醒功能可以让RTC实时时钟在设定的时间点或间隔后触发中断，
从而唤醒系统或执行特定的任务。例如，在低功耗应用中，
系统可能会进入睡眠模式以节省能量，但仍然需要在某个时间点或间隔后执行某些任务，
比如更新显示、采集传感器数据等。通过设置唤醒功能，
RTC实时时钟可以在预定的时间点或间隔后触发中断，从而唤醒系统并执行相应的任务。*/
void RTC_Set_WakeUp(u32 wksel, u16 cnt)
{
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

	RTC_WakeUpCmd(DISABLE); // 关闭WAKE UP

	RTC_WakeUpClockConfig(wksel); // 唤醒时钟选择

	RTC_SetWakeUpCounter(cnt); // 设置WAKE UP自动重装载寄存器

	RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_WUT);	 // 清除RTC WAKE UP的标志
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line22); // 清除LINE22上的中断标志位

	RTC_ITConfig(RTC_IT_WUT, ENABLE); // 开启WAKE UP 定时器中断
	RTC_WakeUpCmd(ENABLE);			  // 开启WAKE UP 定时器　

	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line22;			   // LINE22
	EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;	   // 中断事件
	EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // 上升沿触发
	EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;			   // 使能LINE22
	EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);						   // 配置

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_WKUP_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; // 抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;		 // 子优先级2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				 // 使能外部中断通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);								 // 配置NVIC中断向量表
}

// RTC闹钟中断服务函数
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{
	if (RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_ALRAF) == SET) // ALARM A中断?
	{
		RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_ALRAF); // 清除中断标志
		printf("ALARM A!\r\n");
	}
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17); // 清除中断线17的中断标志
}

// RTC WAKE UP中断服务函数
void RTC_WKUP_IRQHandler(void)
{
	if (RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_WUTF) == SET) // WK_UP中断?
	{
		RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_WUTF); // 清除中断标志
		LED1 = !LED1;
	}
	EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line22); // 清除中断线22的中断标志
}

 main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "usmart.h"
#include "rtc.h"

int main(void)
{

	RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct; // 用于存储RTC的时间
	RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct; // 用于存储日期信息

	u8 tbuf[40]; // 用于存储格式化后的时间和日期字符串
	u8 t = 0;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);								// 初始化延时函数
	uart_init(115200);								// 初始化串口波特率为115200

	usmart_dev.init(84); // 初始化USMART
	LED_Init();			 // 初始化LED
	LCD_Init();			 // 初始化LCD
	My_RTC_Init();		 // 初始化RTC

	RTC_Set_WakeUp(RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_16bits, 0); // 配置WAKE UP中断,1秒钟中断一次

	POINT_COLOR = RED;
	LCD_ShowString(30, 50, 200, 16, 16, "Explorer STM32F4");
	LCD_ShowString(30, 70, 200, 16, 16, "RTC TEST");
	LCD_ShowString(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK");
	LCD_ShowString(30, 110, 200, 16, 16, "2023/11/29");
	while (1)
	{
		t++;
		if ((t % 10) == 0) // 每100ms更新一次显示数据
		{
			RTC_GetTime(RTC_Format_BIN, &RTC_TimeStruct); // 获取当前的时间信息

			// 将其格式化为字符串存储在tbuf中，然后通过LCD显示出来
			sprintf((char *)tbuf, "Time:%02d:%02d:%02d", RTC_TimeStruct.RTC_Hours, RTC_TimeStruct.RTC_Minutes, RTC_TimeStruct.RTC_Seconds);
			LCD_ShowString(30, 140, 210, 16, 16, tbuf);

			RTC_GetDate(RTC_Format_BIN, &RTC_DateStruct); // 获取当前的日期信息

			// 将其格式化为字符串存储在tbuf中，再通过LCD显示出来
			sprintf((char *)tbuf, "Date:20%02d-%02d-%02d", RTC_DateStruct.RTC_Year, RTC_DateStruct.RTC_Month, RTC_DateStruct.RTC_Date);
			LCD_ShowString(30, 160, 210, 16, 16, tbuf);
			sprintf((char *)tbuf, "Week:%d", RTC_DateStruct.RTC_WeekDay);
			LCD_ShowString(30, 180, 210, 16, 16, tbuf);
		}
		if ((t % 20) == 0)
			LED0 = !LED0; // 每200ms,翻转一次LED0
		delay_ms(10);	  // 当循环执行了10次，即经过了10次delay_ms(10)的暂停，总共的时间就是10毫秒乘以10次，即100毫秒
	}
}

效果视频