stm32——RTC实时时钟

一、关于时间

　　2038年问题

　　在计算机应用上，2038年问题可能会导致某些软件在2038年无法正常工作。所有使用UNIX时间表示时间的程序都将将受其影响，因为它们以自1970年1月1日经过的秒数（忽略闰秒）来表示时间。这种时间表示法在类Unix（Unix-like）操作系统上是一个标准，并会影响以其C编程语言开发给其他大部份操作系统使用的软件。

　　在大部份的32位操作系统上，此“time_t”数据模式使用一个有正负号的32位元整数（signedint32)存储计算的秒数。也就是说最大可以计数的秒数为 2^31次方可以算得：

2^31/3600/24/365 ≈ 68年

　　所以依照此“time_t”标准，在此格式能被表示的最后时间是2038年1月19日03:14:07，星期二（UTC）。超过此一瞬间，时间将会被掩盖（wrap around）且在内部被表示为一个负数，并造成程序无法工作，因为它们无法将此时间识别为2038年，而可能会依个别实作而跳回1970年或1901年。

　　对于PC机来说，时间开始于1980年1月1日，并以无正负符号的32位整数的形式按秒递增，这与UNIX时间非常类似。可以算得：

2^32/3600/24/365 ≈ 136年

　　到2116年，这个整数将溢出。

　　Windows NT使用64位整数来计时。但是，它使用100纳秒作为增量单位，且时间开始于1601年1月1日，所以NT将遇到2184年问题。

　　苹果公司声明，Mac在29,940年之前不会出现时间问题！

二、RTC使用说明

　　"RTC"是Real Time Clock 的简称，意为实时时钟。stm32提供了一个秒中断源和一个闹钟中断源，修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

　　RTC模块之所以具有实时时钟功能，是因为它内部维持了一个独立的定时器，通过配置，可以让它准确地每秒钟中断一次。但实际上，RTC就只是一个定时器而已，掉电之后所有信息都会丢失，因此我们需要找一个地方来存储这些信息，于是就找到了备份寄存器。其在掉电后仍然可以通过纽扣电池供电，所以能时刻保存这些数据。

　　配置RTC前须知：

　　BKP：

　　RTC模块和时钟配置系统的寄存器是在后备区域的（即BKP），通过BKP后备区域来存储RTC配置的数据可以让其在系统复位或待机模式下唤醒后，RTC里面配置的数据维持不变。

　　PWR：

　　PWR为电源的寄存器，我们需要用到的是电源控制寄存器（PWR_CR），通过使能PWR_CR的DBP位来取消后备区域BKP的写保护。

　　RTC：

　　由一组可编程计数器组成，分成两个模块。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）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。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。

　　下面讲解下配置整体过程：

　　　第一步：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

　　　调用库函数：

　　　　RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE );

　　　第二步：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

　　　调用库函数：

　　　　PWR_BackupAccessCmd(ENABLE );

　　　第三步：初始化复位 BKP 寄存器

　　　调用库函数：

　　　BKP_DeInit ();

　　　第四步：设置 RTCCLK，如下图：

　　　我们需要将 RTCCLK 设置为 LSE OSC 这个 32.768KHZ 的晶振。

　　　调用的库函数：　　

　　　RCC_LSEConfig (RCC_LSE_ON);

　　　While(!RCC_GetFlagStatus (RCC_FLAG_HSERDY));//设置后需要等待启动

　　　第五步：将 RTC 输入时钟选择为 LSE 时钟输入并使能 RTC，等待 RTC 和 APB 时钟同步

　　　调用库函数：

　　　RCC_RTCCLKConfig (RCC_RTCCLKSource_LSE);//选择 LSE 为 RTC 设备的时钟

　　　RCC_RTCCLKCmd (ENABLE );//使能

　　　RTC RTC_WaitForSynchro();//等待同步

　　第六步：配置 RTC 时钟参数。

查询 RTOFF 位，直到 RTOFF 的值变为’1’
置 CNF 值为 1 ，进入配置模式
对一个或多个 RTC 寄存器进行写操作
清除 CNF 标志位，退出配置模式
查询 RTOFF，直至 RTOFF 位变为’1’ 以确认写操作已经完成。仅当 CNF 标志位被清除时，写操作才能进行，这个过程至少需要 3 个 RTCCLK 周期。

　　按照上述步骤用库函数来配置：

/* 1.    查询 RTOFF 位，直到 RTOFF 的值变为’1’ */

RTC_WaitForLastTask();//大家可以打开函数库看看这个函数内部的代码，就是查询 RTOFF的值

/*

2.置 CNF 值为 1 ，进入配置模式

3.对一个或多个 RTC 寄存器进行写操作

4.清除 CNF 标志位，退出配置模式

*/

RTC_SetPrescaler(); // 这里配置了预分频值，大家可以打开函数库看看这个函数的内部的代码，里面就有包含了 2、3、4 讲述的操作。

/*

每完成一个操作一般都要查询 RTOFF 来判断是否 RTC 正在更新数据,如果是则等待它完成!!!

*/

RTC_WaitForLastTask();//等待更新结束

RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);//配置秒中断

RTC_WaitForLastTask();//等待更新结束

三、程序演示

　　rtc.h

#ifndef __RTC_H

#define __RTC_H

#include "stm32f10x.h"

//时间结构体

typedef struct

{

    vu8 hour;

    vu8 min;

    vu8 sec;

    //公历年月日周

    vu16 w_year;

    vu8  w_month;

    vu8  w_date;

    vu8  week;

}_calendar_obj;

extern _calendar_obj calendar;

void RCC_Configuration(void);

void RTC_Init(void);

u8 RTC_Set(u16 year,u8 mon,u8 day,u8 hour,u8 min,u8 sec);

u8 RTC_Get(void);

#endif

　　rtc.c

#include "rtc.h"

_calendar_obj calendar;    //时钟结构体

//平均的月份日期表

const u8 mon_table[]={,,,,,,,,,,,};

/*rtc中断向量配置*/

void NVIC_Configuration(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = ;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

void RTC_Configuration(void)

{

    /* 使能PWR和BKP时钟 */

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);

    /* 使能对后备寄存器的访问 */

    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

    /* 复位BKP寄存器 */

    BKP_DeInit();

    /* 使能LSE */

    RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);

    /*等待启动完成 */

    while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {}

    /* 将 RTC时钟设置为LSE这个32.768KHZ的晶振*/

    RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);

    /* 使能RTC Clock */

    RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);

    /* 等待同步 */

    RTC_WaitForSynchro();

    /* 等待对RTC寄存器最后的写操作完成*/

    RTC_WaitForLastTask();

    /* 配置了预分频值: 设置RTC时钟周期为1s */

    RTC_SetPrescaler(); /* RTC period = RTCCLK/RTC_PR = (32.768 KHz)/(32767+1)*/

    /* 等待对RTC寄存器最后的写操作完成 */

    RTC_WaitForLastTask();

    /* 使能RTC秒中断 */

    RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);

    /* 等待对RTC寄存器最后的写操作完成 */

    RTC_WaitForLastTask();

void RTC_Init(void)

{

    /*如果是第一次配置时钟，则执行RCC_Configuration()进行配置*/

    if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1)!=0x1016)

    {

            RCC_Configuration();

            RTC_Set(,,,,,);

            GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_13);//点亮D1

            BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0x1016);//向执行的后备寄存器中写入用户程序数据

    }

    else

    {

        RTC_WaitForSynchro();//等待RTC寄存器同步完成

        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

        GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_14);//点亮D2

    }

    NVIC_Configuration();

    RTC_Get();//更新时间

}

u8 Is_Leap_Year(u16 pyear)

{

    if(pyear%==)//首先需能被4整除

    {

        if(pyear%==)

        {

            if(pyear%==)    return ;//如果以00结尾，还要能被400整除

            else    return ;

        }

        else

            return ;

    }

    else

        return ;

}

/*

*设置时钟

*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；其它：错误

*/

u8 RTC_Set(u16 year,u8 mon,u8 day,u8 hour,u8 min,u8 sec)

{

    u16 t;

    u32 secCount=;

    if(year<||year>)

        return ;//³ö´í

    for(t=;t<year;t++)    //把所有年份的秒钟相加

    {

        if(Is_Leap_Year(t))//闰年

            secCount+=;//闰年的秒钟数

        else

            secCount+=;

    }

    mon-=;//先减掉一个月再算秒数（如现在是5月10日，则只需要算前4个月的天数，再加上10天，然后计算秒数）

    for(t=;t<mon;t++)

    {

        secCount+=(u32)mon_table[t]*;//月份秒钟数相加

        if(Is_Leap_Year(year)&&t==)

            secCount+=;//闰年，2月份增加一天的秒钟数

    }

    secCount+=(u32)(day-)*;//把前面日期的秒钟数相加（这一天还没过完，所以-1）

    secCount+=(u32)hour*;//小时秒钟数

    secCount+=(u32)min*;//分钟秒钟数

    secCount+=sec;

//    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR    | RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);

//    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

    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

    RTC_Get();//更新时间

    return ;

}

/*

得到当前的时间

成功返回0，错误返回其它

*/

u8 RTC_Get(void)

{

        static u16 dayCount=;

        u32 secCount=;

        u32 tmp=;

        u16 tmp1=;

        secCount=RTC_GetCounter();

        tmp=secCount/;//得到天数

        if(dayCount!=tmp)//超过一天

        {

            dayCount=tmp;

            tmp1=;//从1970年开始

            while(tmp>=)

            {

                if(Is_Leap_Year(tmp1))//是闰年

                {

                    if(tmp>=)

                        tmp-=;//减掉闰年的天数

                    else

                    {

                    //    tmp1++;

                        break;

                    }

                }

                else

                    tmp-=;//平年

                tmp1++;

            }

            calendar.w_year=tmp1;//得到年份

            tmp1=;

            while(tmp>=)//超过一个月

            {

                if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&tmp1==)/当年是闰年且轮循到2月

                {

                    if(tmp>=)

                        tmp-=;

                    else

                        break;

                }

                else

                {

                    if(tmp>=mon_table[tmp1])//平年

                        tmp-=mon_table[tmp1];

                    else

                        break;

                }

                tmp1++;

            }

            calendar.w_month=tmp1+;//得到月份，tmp1=0表示1月，所以要加1

            calendar.w_date=tmp+;    //得到日期，因为这一天还没过完，所以tmp只到其前一天，但是显示的时候要显示正常日期

        }

        tmp=secCount%;//得到秒钟数

        calendar.hour=tmp/;//小时

        calendar.min=(tmp%)/;//分钟

        calendar.sec=(tmp%)%;//秒

        return ;

}

/*

RTC时钟中断

每秒触发一次

*/

void RTC_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();

}

　　main.c

#include "stm32f10x.h"

#include "usart1.h"

#include "LED.h"

#include "delay.h"

#include "flash.h"

#include "rtc.h"

#include "stdio.h"

int main(void)

{

    u8 t=;

    USART1_Config();

    GPIO_Configuration();

    RTC_Init();

    while()

    {

        if(t!=calendar.sec)

        {

            t=calendar.sec;

            printf("\r\n now is %d 年 %d 月 %d 日 %d 时 %d 分 %d 秒 \r\n ",
　　　　　　　calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);

        }

        Delay(0x02FFFF);

    }

}