STM32 RTC实时时钟实验

2013-5-23
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《例说STM32》
12.1 RTC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。
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《例说STM32》
RTC计数器寄存器RTC_CNTH和RTC_CNTL
该寄存器由2个16位的寄存器组成RTC_CNTH和RTC_CNTL，总共32 位，用来记录秒钟值（一般情况下）。 注意一点，在修改这个寄存器的时候要先进入配置模式。
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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。
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10.4 实验讲解
硬件设计：
只需要LCD显示时钟。
实验现象：
DS0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时可以看到 TFTLCD模块开始显示时间。
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《例说STM32》
预分频装载寄存器RTC_PRLH/RTC_PRLL
由 2个寄存器组成，RTC_PRLH和RTC_PRLL。这两个寄存器用来配 置RTC时钟的分频数的，比如我们使用外部32.768K的晶振作为时钟 的输入频率，那么我们要设置这两个寄存器的值为32767，以得到一 秒钟的计数频率。
该寄存器也有2个寄存器组成RTC_DIVH和RTC_DIVL，这两个寄存器的作用就 是用来获得比秒钟更为准确的时钟，比如可以得到0.1秒，或者0.01秒等。该寄存 器的值自减的，用于保存还需要多少时钟周期获得一个秒信号。在一次秒钟更新 后，由硬件重新装载。这两个寄存器和RTC预分频装载寄存器的各位是一样的。
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《例说STM32》
RTC闹钟寄存器RTC_ALRH和RTC_ALRL
该寄存器也是由2个16为的寄存器组成RTC_ALRH和RTC_ALRL。总共也是32 位，用来标记闹钟产生的时间（以秒为单位），如果RTC_CNT的值与 RTC_ALR的值相等，并使能了中断的话，会产生一个闹钟中断。该寄存器的 修改也要进入配置模式才能进行。
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。
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）。
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《例说STM32》
12.2 RTC相关寄存器
控制寄存器高位RTC_CRH
RTC总共有2个控制寄存器RTC_CRH和RTC_CRL，两个都是16位的。 RTC_CRH寄存器用来控制中断的，我们本章将要用到秒钟中断，所以在该寄 存器必须设置最低位为1，以允许秒钟中断。
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软件设计
请结合实验工程源码来讲解
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发板使用的是STM32F103RBT6，属于小容量产品，只有10个16为的寄存器）， 可用来存储84个字节的用户应用程序数据。他们处在备份域里，当VDD电源 被切断，他们仍然由VBAT维持供电。即使系统在待机模式下被唤醒，或系统 复位或电源复位时，他们也不会被复位。 此外，BKP控制寄存器用来管理侵入检测和RTC校准功能。 复位后，对备份寄存器和RTC的访问被禁止，并且备份域被保护以防止可能 存在的意外的写操作。执行以下操作可以使能对备份寄存器和RTC的访问： 1）通过设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位来打开电源和后 备接口的时钟 2）电源控制寄存器(PWR_CR)的DBP位来使能对后备寄存器和RTC的访问
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《例说STM32》
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RTC APB1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 RTC APB1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RTC APB1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。
RTC的时钟源选择及使能设置都是通过备份区域控制寄存器RCC_BDCR来实 现的，所以我们在RTC操作之前先要通过这个寄存器选择RTC的时钟源，然 后才能开始其他的操作。
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12.3 RTC配置步骤
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。这个通过RCC_APB1ENR寄存器来设置。
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例说STM32
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《例说STM32》
第12讲 RTC实时时钟
12.1 RTC简介 12.2 RTC寄存器介绍 12.3 RTC配置步骤 12.4 实验讲解
我们在进入闹钟中断wenku.baidu.com时候，通过判断这位来决定是不是发生了秒钟 中断。然后必须通过软件将该位清零（写0）。第3位为寄存器同步标 志位，我们在修改控制寄存器RTC_CRH/CRL之前，必须先判断该位 ，是否已经同步了，如果没有则等待同步，在没同步的情况下修改 RTC_CRH/CRL的值是不行的。第4位为配置标位，在软件修改 RTC_CNT/RTC_ALR/RTC_PRL的值的时候，必须先软件置位该位，以 允许进入配置模式。第5位为RTC操作位，该位由硬件操作，软件只读 。通过该位可以判断上次对RTC寄存器的操作是否完成，如果没有， 我们必须等待上一次操作结束才能开始下一次操作。
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控制寄存器低位RTC_CRL ）
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本章我们用到的是该寄存器的0、3~5这几个位，第0位是秒钟标志位，
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《例说STM32》
因为我们使用到备份寄存器来存储RTC的相关信息（我们这里主要用来标记时 钟是否已经经过了配置），我们这里顺便介绍一下STM32的备份寄存器。 备份寄存器是42个16位的寄存器（大容量产品才有，ALIENTEK MiniSTM32开
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RTC_PRLH只有低四位有效，用来存储PRL的19~16位。而PRL的前 16位，存放在RTC_PRLL里面
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RTC预分频器余数寄存器RTC_DIVH /RTC_DIVL
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《例说STM32》
RTC的简化框图，如下图所示：
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《例说STM32》
RTC由两个主要部分组成（参见图16.1），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 线接口。 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，它可编程产生最长为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。
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《例说STM32》
6）更新配置，设置RTC中断。
在设置完时钟之后，我们将配置更新，这里还是通过RTC_CRH的 CNF来实现。在这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。
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。
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《例说STM32》
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。