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蓝桥嵌入式之 实时时钟RTC

导读:《蓝桥杯嵌入式组》专栏文章是博主2019年参加蓝桥杯的嵌入式组比赛所做的学习笔记,在当年的比赛中,由于忙于准备考研及保研相关工作,博主仅仅参加了当年的省赛,并获得了省赛一等奖的成绩。成绩虽谈不上最好,但至少问心无愧。如今2021年回头再看该系列文章,仍然感触颇多。为了能更好地帮助到单片机初学者,今年特地抽出时间对当年的文章逻辑和结构进行重构,以达到初学者快速上手的目的。需要指出的是,由于本人水平有限,如有错误还请读者指出,非常感谢。那么,接下来让我们一起开始愉快的学习吧。

“一叶遮目,不见泰山”。不论何事,只有把握事情的总体趋势,才能做到心中有数。


1个留待补充的程序:


蓝桥RTC只能采用LSI时钟,原因求证?

一、RTC基础

RTC 和 51中的外置芯片DS1302都是差不多的。

1、RTC初识

STM32内部有一块特殊区域,叫做备份区域,该区域包含了RTC核心模块和备份寄存器两部分。

RTC 模块主要由 APB1 接口和一组可编程计数器组成(RTC 核心部件),如图所示。其中 APB1 接口部分(图中蓝色框内)用来实现 CPU 通过 APB1 总线和 RTC 寄存器相互通信;RTC 核心部分(图中红色框内)由一个 RTC 预分频模块和一个 32 位可编程计数器组成,这部分运行在后备区域(图示灰底部分)。

在这里插入图片描述 2、RTC 的时钟源 ——RTCCLK

RTCCLK 可以通过备份域控制寄存器(RCC_BDCR)来选择其时钟源,可以分别用HSE/128、LSI 或者 LSE 作为 RTC 时钟源其中 HSE 是高速外部时钟。

通常HSE 采用的是 8MHz 的外部晶振,同时该时钟同样也是系统时钟源; LSI 是低速内部时钟,由 STM32 内部 RC 振荡器产生,频率为 40KHz,该时钟源受环境影响较大; LSE 为低速外部时钟,需要外接频率为 32.768KHz 的晶振,LSE 是一个低功耗且精准度相对较高的的时钟源。

当系统主电源关闭时,HSE 无法工作,而如果采用 LSI 作为 RTC 时钟源,一方面精度相对较低,另外一方面会有相对大的功率消耗,所以大多数情况下 RTC 的时钟源是采用 LSE,LSE 的晶振的负载电容要求为 6pF

3、RTC预分频器

RTC 预分频模块包含了一个 20 位的可编程分频器,可以通过对预分频装载寄存R器TC_PRL 配置,实现 RTCCLK 时钟信号分频,每经过‘N+1’个时钟周期输出一个计时时间为 1 秒的 RTC 时间基准 TR_CLK,如上图中左侧红框所示。

如果在 RTC_CR 寄存器中设置了相应的允许位(SECIE 位),每个 TR_CLK 周期 RTC 会产生一个中断。通常情况下,用户是将 RTC 时间基准配置成 1 秒,因此这个中断也常被称为秒中断

RTC_DIV 是一个只读寄存器,它的作用是对输入的 RTCCLK 进行计数,当计数值与预分频寄存器中的值相匹配时,输出 TR_CLK 信号,然后重新计数。用户可以通过读取 RTC_DIV 寄存器,获取当前的分频计数器的当前值而不停止分频计数器的工作。当 RTC_PRL 或 RTC_CNT 寄存器中的数据发生改变后,RTC_DIV 会由硬件重新装载。

4、32 位的可编程计数器

RTC 核心部分的第二个模块是一个 32 位可编程、向上计数的计数器,可以通过两个 16位的寄存器(RTC_CNTH 或 RTC_CNTL)访问。此计数器以 TR_CLK 时间基准信号进行计数,计满后溢出,并且产生溢出标志位。当 TR_CLK 的周期为 1 秒时,计数器从 0 到溢出大概需要 136 年。

计数器按照 TR_CLK 周期累加外,同时与用户设定的 RTC 闹钟寄存(RTC_ALR)的时间比较,一致则产生闹钟标志,如果此时开启中断,则会触发中断。

二、RTC操作

1、读RTC寄存器

由于RTC核心部件位于后备区域,虽然RTC的寄存器读写由APB1接口完成,但是APB1接口在系统电源掉电时是停止工作的。由于 RTC 核心部件和 APB1 接口是相互独立的,因此他们使用不同的时钟源,当发生以下三种情况时,会导致时钟不同步。

(1)发生系统复位或电源复位 (2)系统刚从待机模式唤醒 (3)系统刚从停机模式唤醒 当发生以上三种情况,读写 RTC 相关寄存器之前,必须首先检测 RTC_CRL 寄存器中的RSF 位,确保此位被置 1,即 RTC 核心部件和 APB1 两者时钟同步,检测库函数为:void RTC_WaitForSynchro(void);

2、配置RTC寄存器

当系统复位后,对后备寄存器和 RTC 的访问将被禁止,这是为了防止对后备区域的意外写操作。因此在配置 RTC 模块前应先设置寄存器 RCC_APB1ENR 的 PWREN 和 BKPEN位,使能电源和后备接口时钟,代码为:RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);

使能后备区域时钟后还要使能电源的寄存器 PWR_CR 的 DBP 位来取消后备区域的写保护,代码为:PWR_BackupAccessCmd(ENABLE );

设置 RTC 时钟源为 LSE 之前要先等待 LSE 时钟启动,保证 LSE 时钟正常起振。启动LSE 时钟代码为:

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

LSE 时钟起振成功后才可以设置 RTC 时钟源为 LSE 时钟并使能 RTC,由于 RTC 使用的时钟源与 APB1 总线时钟并非同一时钟源,因此两者的时钟信号并不是同步的,需要等待 RTC和 APB1 时钟同步。

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
RTC_WaitForLastTask();//等待更新结束

以上操作完毕后,就可以配置 RTC 寄存器,配置过程如下: (1)查询 RTOFF 位,直到 RTOFF 的值变为’1’ (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 (5)查询 RTOFF,直至 RTOFF 位变为’1’以确认写操作已经完成。 需要注意的是,对 RTC 任何寄存器的写操作,都必须在前一次写操作结束后才能继续进行。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。配置完毕后需要清除 CNF 标志位(即退出配置模式)才算配置完成,否则无法更新 RTC 寄存器,这个过程至少需要 3 个RTCCLK 周期。

RTC_WaitForLastTask(); //查询 RTOFF 位,保证上一次操作完成。
RTC_EnterConfigMode(); // 进入配置模式
/*配置 RTC 寄存器代码*/
RTC_WaitForLastTask(); //查询 RTOFF 位,保证上一次操作完成。
RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式
RTC_WaitForLastTask(); //查询 RTOFF 位,保证上一次操作完成。

三、适配蓝桥嵌入式的RTC

相比以上配置步骤,我觉得可以简化好多...

1、使能BKP和PWR时钟

2、使能PWR中的BKP

3、复位BKP

4、配置RTC中断向量

5、使能LSI时钟

6、选择LSI时钟为RTC的时钟源(据说这里RTC只能用LSI???(待求证))

7、使能RTC时钟

8、APB时钟与RTC时钟同步,并加上等待操作完成。

9、设置分频40KHz,并加上等待操作完成

10、设置初始时间,并加上等待操作完成

11、秒中断使能,并加上等待操作完成

四、主要代码

main.c

/*******************************************************************************
* 文件名:main.c
* 描  述:
* 作  者:CLAY
* 版本号:v1.0.0
* 日  期: 2019年1月26日
* 备  注:RTC时钟的时间显示
*         
*******************************************************************************
*/

#include "config.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "timer.h"
#include "beep.h"
#include "lcd.h"
#include "stdio.h"
#include "rtc.h"

u8 RTC_Flag = 0;
u8 string[20];

int main(void)
{
	u8 hour,min,sec;
	u32 TimeVal;
	
	STM3210B_LCD_Init();
	LCD_Clear(Blue);
	LCD_SetBackColor(Blue);
	LCD_SetTextColor(White);
	
	LEDInit();
	KeyInit();
	BeepInit();
	TIM2Init(2000, 72);//定时2ms
	
	RTCInit(23,59,55);
	
	while(1)
	{	
		KeyDriver();
		if(RTC_Flag)
		{
			RTC_Flag = 0;
			TimeVal = RTC_GetCounter();
			hour = TimeVal / 3600;
			min = TimeVal % 3600 / 60;
			sec = TimeVal % 3600 % 60;
			sprintf((char*)string,"TIME:%.2d:%.2d:%.2d    ",hour,min,sec);
			LCD_DisplayStringLine(Line3, string);
		}
	}
}

void KeyAction(int code)
{
	if(code == 1)//按下B1,切换灯状态,蜂鸣器鸣叫0.1s
	{
		GPIOC->ODR ^= (1<<8);//PC8不断取反
		GPIOD->ODR |= (1<<2);//PD2置1,使能573锁存器
		GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//PD2清0,关闭573锁存器
		Beep(100);
	}
	else if(code == 2)
	{
		Beep(-1);
	}
	else if(code == 3)
	{
		Beep(0);
	}
	else if(code == 4)
	{
		
	}
}



rtc.c

#include "rtc.h"

void NVIC_RTCEnable(void)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //使能RTC中断
}

void RTCInit(u8 HH,u8 MM,u8 SS)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP | RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
	BKP_DeInit();
	
	NVIC_RTCEnable();
	
	RCC_LSICmd(ENABLE); //使能LSI时钟
	RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI); //选择LSI作为时钟源 
	RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟
	
	RTC_WaitForSynchro();//APB1时钟与RTC时钟同步
	RTC_WaitForLastTask();//等待操作完成
	
	//以下对RTC寄存器配置
	RTC_SetPrescaler(40000 - 1);  //设置分频
	RTC_WaitForLastTask(); //等待操作完成
	
	RTC_SetCounter(3600 * HH + 60 * MM + SS); //设置初始时间
	RTC_WaitForLastTask();
	
	RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC,ENABLE);//秒中断使能
	RTC_WaitForLastTask();
}



rtc.h

#ifndef _RTC_H
#define _RTC_H

#include "config.h"

void RTCInit(u8 HH,u8 MM,u8 SS);

#endif

stm32f10x_it.c

void RTC_IRQHandler(void)
{
	
	u32 Times;
	if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) == 1)
	{
		RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC);
		RTC_Flag = 1;
		
		Times = RTC_GetCounter();
		RTC_WaitForLastTask();
		
		if(Times == (24 * 3600))
		{
			RTC_SetCounter(0);
			RTC_WaitForLastTask();
		}
	}
}

五、注意事项

1、每次进入到秒中断,都令RTC_Flag = 1;然后再主函数里读取对应的时间并显示到LCD上。

同时在秒中断里面,还得对RTC时间进行判断,如果RTC时间计数的秒数满24小时,要清零重新开始计数。

2、别忘了在主函数中设置RTC初始化哦~

结语:以上就是本篇文章的全部内容啦,希望大家可以多多支持我的原创文章。如有错误,请及时指正,非常感谢。

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
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  • dy-i2UfRuvP 2021-05-19 13:17
    围观学习
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  • dy-iipPZRPN 2021-05-13 22:38
    什么时候更新
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  • dy-3EbVR6Ei 2021-05-13 22:27
    讲的真好!
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  • dy-Xq2JxpfN 2021-05-13 22:12
    对我很有帮助
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  • dy-9g42stbW 2021-05-13 21:55
    思路清晰,受益匪浅
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  • dy-mLj7kl5v 2021-05-13 20:31
    感谢分享
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  • dy-apcih3c1 2021-05-13 20:12
    比论文强一万倍
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  • dy-k78ZHtFD 2021-05-13 20:01
    期待继续
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  • dy-nAWdnPGS 2021-05-13 18:49
    思路清晰,受益匪浅
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  • dy-prSX6RBY 2021-05-13 18:38
    比论文强一万倍
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  • dy-jqGVYqsF 2021-05-13 16:05
    围观学习
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  • dy-VIQ9auhf 2021-05-13 14:54
    精彩,很多东西还没接触到
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  • dy-7mura2gg 2021-05-13 14:44
    期待继续
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  • dy-YN3DYTeH 2021-05-13 14:34
    讲的真好!
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  • dy-9hjGevyn 2021-05-13 13:33
    比论文强一万倍
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  • dy-H1WY5jXH 2021-05-13 13:13
    比论文强一万倍
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  • dy-wVQjSHHX 2021-05-13 12:59
    佩服楼主
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  • dy-88VlYaFf 2021-05-12 15:35
    学习了
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  • dy-9QTV6UZW 2021-05-12 15:23
    请教一下
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  • dy-WYS5BCmB 2021-05-12 15:10
    感谢分享
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