【自学嵌入式：stm32单片机】RTC实时时钟

RTC实时时钟

RTC实时时钟

RTC实时时钟简介

RTC（Real Time Clock）实时时钟
RTC是一个独立的定时器，可为系统提供时钟和日历的功能
RTC和时钟配置系统处于后备区域，系统复位时数据不清零，VDD（2.0~3.6V）断电后可借助VBAT（1.8~3.6V）供电继续走时
32位的可编程计数器，可对应Unix时间戳的秒计数器
20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟
可选择三种RTC时钟源：
- HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
- LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）（只有这一路可以通过VBAT供电，上下两路时钟在主电源断电后停止运行）
- LSI振荡器时钟（40KHz）

stm32内部就实现了之前51的DS1302的实时时钟功能

RTC框图

RTC_CNT是Unix时间戳的秒计数器，每次读取读写时间要用软件转换，RTCCLK通过分频得到1HZ的信号让RTC_CNT每秒自增

最下面是PWR相关联的部分，RTC闹钟可以换新设备，退出待机模式

寄存器相关

灰色填充部分都属于后备区域，这些电路在主电源掉电后，可以使用备用电池维持工作，这些模块在待机时都会继续维持供电，其他不是灰色填充的部分待机时不供电
RTC_PRL是重装载寄存器（写入6是7分频，写入9就是10分频，和下标从0开始差不多），RTC_DIV是余数寄存器，这一块和时基单元里的计数器CNT和重装值ARR是一样的作用

RTC_DIV是一个自减寄存器，每来一个输入时钟，DIV的值自减一次，自减到0时，再来一个输入时钟，DIV输出一个脉冲，产生溢出信号，同时DIN从PRL获取重装值，回到重装值继续自减

32位可编程计数器RTCCNT，就是计时最核心的部分，我们可以把这个计数器看作是Unix时间戳的秒计数器，这样借用time.h的函数，就可以很方便地得到年月日时分秒了

这个RTC还设计的有一个闹钟寄存器RTC_ALR，这个ALR也是一个32位的寄存器，和上面这个CNT是等宽的，它的作用，顾名思义，就是设置闹钟，我们可以在ALR写一个秒数，设定闹钟，当CNT的值跟ALR设定的闹钟值一样时，也就是这里画的等号，如果它俩值相等，就代表闹钟响了，这时就会产生RTC Alarm闹钟信号，通往右边的中断系统，在中断函数中可以设定执行相应的操作

同时，这个闹钟兼具一个功能，就是下面这里，闹钟信号可以让STM32退出待机模式

中断相关

在左边这里有三个信号可以产生中断：

RTC_Second，秒中断，它的来源，就是CNT的输入时钟，如果开启这个中断，那么程序就会每秒进一次RTC中断
RTC_Overflow，溢出中断，它的来源是CNT的右侧，意思就是CNT的32位计数器计满溢出了，会触发中断，这个中断一般不会触发，这个CNT定义是无符号数，到2106年才会溢出，如果到2106年，可以让芯片提示设备过旧等等
RTC_Alarm，闹钟中断，当计数器和闹钟值相等时，触发中断，同时，闹钟信号可以把设备从待机模式唤醒

右侧这一块是中断标志位和中断输出控制，这些F(Flag)结尾的是对应的中断标志位，IE(Interrupt Enable)结尾的是中断使能，最后3个信号通过一个或门，汇聚到NVIC中断控制器

APB1总线相关

APB1总线和APB1接口就是程序读写寄存器的地方，读写寄存器，可以通过APB1总线来完成，另外也可以看出，RTC是APB1总线上的设备

退出待机模式

WKUP引脚，闹钟信号，和WKUP(Weak Up)引脚，都可以唤醒设备

如上图，是WKUP引脚的复用关系（PA0）

RTC基本结构

硬件电路

在最小系统电路上，外部电路要加两部分，一个是备用供电电池，一个是外部低速晶振

RTC操作注意事项

执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问：
- 设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN，使能PWR和BKP时钟
- 设置PWR_CR的DBP，使能对BKP和RTC的访问
若在读取RTC寄存器时，RTC的APB1接口曾经处于禁止状态，则软件首先必须等待RTC_CRL寄存器中的RSF位（寄存器同步标志）被硬件置1（为了让RTC和APB1总线的时钟进行一个同步，个人理解）
必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL、RTC_CNT、RTC_ALR寄存器
对RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行。可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。仅当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器

RTC秒、闹钟和溢出时序图

第一行是PR，里面的值正在自减，重装值是时钟不变的，所以这个自减应该是余数寄存器DIV，当它计到0之后，下一个值变为重装值，同时触发一个秒脉冲，每个秒脉冲，下面的CNT计数器自增一次，可以看到，这个CNT自增的时刻是秒脉冲的下降沿，所以CNT自增，相比较分频器重装的时机，是慢了一个RTCCLK时钟的，之后CNT一直自增，直到CNT为4，这时CNT等于闹钟值