RTC实时时钟

一、RTC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（产生稳定的1Hz的时钟）

• 可选择三种RTC时钟源：

  • （高速外部时钟信号）HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
    • 主要作为系统时钟
  • （低速外部时钟信号）LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）
    • 主要用于RTC时钟，可由VBAT供电
    • $2^{15}=32768$ 则使用15位的计数器，计数值从0~32767，自然溢出即可产生1Hz的时钟信号
  • （低速内部时钟信号）LSI振荡器时钟（40KHz）
    • 主要作为看门狗时钟
  • 

二、RTC框图

• RTC寄存器由RTCCLK寄存器驱动

• 灰色区域在主电源掉电之后可由VBAT供电

• RTC_PRL 预分频装载寄存器，用来保存RTC预分频器的周期计数值（写入R则是R+1分频）
• RTC_DIV 预分频器余数寄存器
  • 每来一个脉冲，计数值-1；自减到0时，再来一个脉冲，则会产生一个溢出信号（TR_CLK）；同时DIV从PRL获取一个重装值，再继续自减
  • 该溢出信号即为所需的1Hz时钟
• RTC_CNT （秒计数器）相当于Unix时间戳，再利用<time.h>库函数即可计算出时间
• RTC_ALR 设置闹钟
  • 当RTC_ALR=RTC_CNT时，则会产生RTC_Alarm闹钟信号通往NVIC中断控制器

三、RTC基本结构

四、RTC操作注意事项

1. 使能对BKP（备份寄存器）和RTC的访问：

   • 需要设置RCC_APB1ENR寄存器的PWREN和BKPEN位，以**

     •   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
       

   • 需要设置PWR_CR寄存器的DBP位，以使能对BKP和RTC的访问

     •   PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
       

2. 等待寄存器同步标志位被置位：

   • 如果在读取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

     •   while (!(RTC->CRL & RTC_CRL_RSF));  // 等待寄存器同步标志位被置位
       

   • 这是因为在APB1接口禁止状态下，寄存器的值可能不一致，需要等待同步标志位被置位以确保寄存器值的一致性

3. 进入配置模式：

   • 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（预分频器）、RTC_CNT（计数器）、RTC_ALR（闹钟寄存器）等寄存器

     •   RTC->CRL |= RTC_CRL_CNF;  // 设置配置模式位while (!(RTC->CRL & RTC_CRL_CNF));  // 等待配置模式位被硬件清除
       

4. 写操作的时序要求：等待前一次写操作结束

   • 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。这是因为RTC寄存器在更新过程中是不允许写入的，必须等待更新完成（即RTOFF位被置位）后才能进行下一次写操作

     •   while (!(RTC->CR & RTC_CR_RTOFF));  // 等待上一次写操作完成RTC->CNT = new_value;  // 写入新的值
       

五、RTC函数

// 配置RTC中断
void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);// 进入RTC配置模式
void RTC_EnterConfigMode(void);
// 退出RTC配置模式
void RTC_ExitConfigMode(void);// 获取RTC计数器CNT的值
uint32_t  RTC_GetCounter(void);
// 设置RTC计数器CNT的值
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);// 设置RTC预分频值（写入PRL重装寄存器中）
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);// 设置RTC闹钟值ALR
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);// 获取RTC分频值（获取余数寄存器RTC_DIV的值）
uint32_t RTC_GetDivider(void);// 等待RTC上一个任务完成
void RTC_WaitForLastTask(void);// 等待RTC同步（等待RSF【寄存器同步标志】置1）
void RTC_WaitForSynchro(void);// 获取RTC标志位状态
FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
// 清除RTC标志位
void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);// 获取RTC中断状态
ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
// 清除RTC中断待处理位
void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);

六、配置RTC

1. 开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟

   •   	//开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
     

2. 使能对BKP和RTC的访问

   •   	//使能对BKP和RTC的访问PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
     

3. 开启LSE（外部低速时钟）时钟（RCC模块中）

4. 配置RTCCLK数据选择器，指定LSE为RTCCLK的时钟源（RCC模块中）

5. 等待：

   1. 前一次写操作结束
   2. 等待寄存器同步标志位被置位

6. 配置PRL重装寄存器

7. 配置CNT

8. 选配闹钟和中断

MyRTC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid MyRTC_Init(void)
{//开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能对BKP和RTC的访问RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启LSE时钟while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == !SET);//等待LSE启动完成RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//指定LSE为RTC的时钟源RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能RTCCLK的时钟RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步RTC_SetPrescaler(32768 - 1);//(0~32767所以要减1)配置预分频器的值（32.768kHz/32768 = 1）RTC_WaitForSynchro();//写入寄存器时都需要等待RTC同步RTC_SetCounter(1735660800);//配置计数器CNT的值（时间戳）【2025-01-1 0:0:00】RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步
}

七、示例：实时时钟

①、main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"int main(void)
{OLED_Init();MyRTC_Init();OLED_ShowString(1,1,"Date:    -  -");OLED_ShowString(2,1,"Time:  :  :");OLED_ShowString(3,1,"CNT :");OLED_ShowString(4,6,"DIV:");OLED_ShowHexNum(4,1, BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1), 4);struct tm* DATA;while(1){DATA = MyRTC_Get_Time();OLED_ShowNum(1,6, DATA->tm_year + 1900,4);//年OLED_ShowNum(1,11,DATA->tm_mon + 1,2);		//月OLED_ShowNum(1,14,DATA->tm_mday,2);				//日OLED_ShowNum(2,6, DATA->tm_hour,2);				//时OLED_ShowNum(2,9, DATA->tm_min ,2);				//分OLED_ShowNum(2,12,DATA->tm_sec ,2);				//秒OLED_ShowNum(3,6,RTC_GetCounter(),10);OLED_ShowNum(4,10,RTC_GetDivider(),6);}
}

②、MyRTC.c

可通过设置Timestamp时间戳变量来设置系统时间

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyRTC.h"#define TIME_ZONE_OFFSET (8 * 60 * 60)// 东八区时区偏移量（秒）time_t Timestamp = 1735660780;//所设置时间的时间戳void MyRTC_Init(void)
{//开启电源（PWR）和备份寄存器（BKP）时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能对BKP和RTC的访问//加上if_else是为了防止重复初始化和时间重置if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x1212){RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启LSE时钟while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET);//等待LSE启动完成RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//指定LSE为RTC的时钟源RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能RTCCLK的时钟RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成RTC_SetPrescaler(32768 - 1);//(0~32767所以要减1)配置预分频器的值（32.768kHz/32768 = 1）RTC_WaitForLastTask();//每一次写入操作都需要等待RTC上一个任务完成//		RTC_SetCounter(1735660800);//配置计数器CNT的值（时间戳）【2025-01-1 0:0:00】
//		RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成MyRTC_Set_Time();//在备份寄存器写入自己规定的标志位，用于判断RTC是不是第一次执行配置BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0x1212);}else{RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步RTC_WaitForLastTask();//等待RTC上一个任务完成}
}void MyRTC_Set_Time(void)//设置时间
{	RTC_SetCounter(Timestamp);//配置计数器CNT的值（时间戳）RTC_WaitForSynchro();//等待RTC同步
}struct tm* MyRTC_Get_Time(void)//获取时间
{time_t time_cnt;time_cnt = RTC_GetCounter() + TIME_ZONE_OFFSET;//东八区 加上8天（即8*60*60秒）struct tm* Temp;Temp = localtime(&time_cnt);return Temp;
}

③、MyRTC.h

#ifndef __MYRTC_H__
#define __MYRTC_H__
#include "stdint.h"
#include <time.h>extern time_t Timestamp;//所设置时间的时间戳void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_Set_Time(void);//设置时间
struct tm* MyRTC_Get_Time(void);//获取时间#endif