【问题】STM32F103+STM32CubeMX RTC时钟掉电不更新日期

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问题描述

RTC函数设计缺陷

1、日期不保存

2、时间戳转换

解决方法

1.将日期参数保存到RTC后备区域存储器

2.将日期和时间换算为时间戳保存在计数器中

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问题描述

使用STM32CubeMX生成STM32F103 RTC时钟例程项目中，虽然有外部电池供电，使得系统断电后依然能够计时，但在实际使用中，系统掉电后，日期参数会重置，只有时间参数正常运行。这是因为STM32F103系列的RTC只是一个简单的计数器，同时因为STM32CubeMX生成的HAL库中RTC函数的设计缺陷，并没有办法实现万年历功能。

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RTC函数设计缺陷

1、日期不保存

STM32CubeMX生成的HAL库中RTC函数中，HAL_RTC_SetDate 日期设置函数只是将日期保存至hrtc结构体变量中，HAL_RTC_GetDate 日期获取函数也是直接从hrt结构体变量中获取日期数据。这种情况下，系统重启后数据丢失，日期会被重置。

2、时间戳转换

STM32CubeMX生成的HAL库中RTC函数中，HAL_RTC_SetTime 时间设置函数是将时间转换为时间戳保存到计数器中，HAL_RTC_GetTime 时间获取函数则是将计数器的数值转换为时间。计数器在断电后能够依靠外部电池供电继续计时，所以掉电后，时间依然能够正常走时。但是，在时间戳与时间的换算处理中，会自动将时间戳转换为24H内的时间，所以并不能记录所走时长的天数。

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解决方法

1.将日期参数保存到RTC后备区域存储器

这种方法比较简单，在更新时间时，将日期参数保存至存储器中，数据掉电不丢失。但是没办法根治问题，断电时，一旦时间到达24:00，时间参数会重置从00:00重新开始计时，但是日期并不会更新。

2.将日期和时间换算为时间戳保存在计数器中

STM32F103的RTC本质上是一个32位的计数器，在断电后，由电池供电还能保持计数。所以可以将日期和时间换算为时间戳保存到计数器中，当需要读取时间时，从计数器中读取时间戳，重新换算成日期和时间即可。

相关接口函数：

// 设置时间戳计数的基准日期
RTC_DateTypeDef DateBase = {
    .Year = 22,
    .Month = 01,
    .Date = 01,
    .WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY,
};

//===========================================================================
//函数名: GetDiffDate(uint32_t StartDate, uint32_t EndDate)
//功能  : 计算两个日期之间的天数并返回
//参数  : RTC_DateTypeDef StartDate, RTC_DateTypeDef EndDate
//返回值: uint32_t
//===========================================================================
uint32_t GetDiffDate(RTC_DateTypeDef StartDate, RTC_DateTypeDef EndDate)
{
    uint32_t DayDiff = 0; // 两个日期的天数差

    while (1)
    {
        if ((StartDate.Year == EndDate.Year) && (StartDate.Month == EndDate.Month))
        {
            DayDiff += EndDate.Date - StartDate.Date;
            break;
        }
        else
        {
            DayDiff += EndDate.Date;
            EndDate.Month--;
            if (EndDate.Month == 0)
            {
                EndDate.Month = 12;
                EndDate.Year--;
            }
            EndDate.Date = GetDayOfMonth(EndDate.Year, EndDate.Month);
        }
    }

    return DayDiff;
}

//===========================================================================
//函数名: CalculateDate
//功能  : 根据起始日期和天数，计算之后的日期并返回
//参数  : RTC_DateTypeDef FromDate, uint32_t DayDiff
//返回值: RTC_DateTypeDef
//===========================================================================
RTC_DateTypeDef CalculateDate(RTC_DateTypeDef FromDate, uint32_t DayDiff)
{
    uint16_t day = 0;

    FromDate.WeekDay = DateBase.WeekDay + (DayDiff % 7);
    if (FromDate.WeekDay >= 7)
        FromDate.WeekDay -= 7;

    while (1)
    {
        day = GetDayOfMonth(FromDate.Year, FromDate.Month);
        if (FromDate.Date + DayDiff > day)
        {
            DayDiff -= day - FromDate.Date;
            FromDate.Month++;
            FromDate.Date = 0;

            if (FromDate.Month == 13)
            {
                FromDate.Month = 1;
                FromDate.Year++;
            }
        }
        else
        {
            FromDate.Date += DayDiff;
            break;
        }
    }

    return FromDate;
}

//===========================================================================
//函数名: GetDayOfMonth
//功能  : 根据年月，获取当月的天数并返回
//参数  : uint8_t year, uint8_t month
//返回值: uint8_t
//===========================================================================
uint8_t GetDayOfMonth(uint8_t year, uint8_t month)
{
    uint8_t DayOfMonth[12] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};

    if (month == 2)
    {
        if ((year % 400 == 0) || ((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)))
            return 29;
        else
            return 28;
    }
    else
        return DayOfMonth[month - 1];
}


//===========================================================================
//函数名: RTC_Set_DateTimeCounter
//功能  : 设置RTC时间（将时间转化为时间戳保存到RTC中）
//参数  :
//返回值:
//===========================================================================
void RTC_Set_DateTimeCounter(RTC_DateTypeDef *sDate, RTC_TimeTypeDef *sTime)
{
    uint32_t timecounter = (uint32_t)sTime->Hours * 3600 + (uint32_t)sTime->Minutes * 60 + sTime->Seconds + GetDiffDate(DateBase, *sDate) * 3600 * 24;
    RTC_WriteTimeCounter(&hrtc, timecounter);
}

//===========================================================================
//函数名: RTC_Get_DateTimeCounter
//功能  : 获取RTC时间（获取存储在计数器中的时间戳，再将其转化为时间）
//参数  :
//返回值:
//===========================================================================
void RTC_Get_DateTimeCounter(RTC_DateTypeDef *sDate, RTC_TimeTypeDef *sTime)
{
    uint32_t timecounter = RTC_ReadTimeCounter(&hrtc);
    uint32_t SecOfToday = timecounter % (3600 * 24);
    uint32_t DiffDay = timecounter / (3600 * 24);

    sTime->Hours = SecOfToday / 3600;
    sTime->Minutes = SecOfToday % 3600 / 60;
    sTime->Seconds = SecOfToday % 60;

    *sDate = CalculateDate(DateBase, DiffDay);
}

改写RTC时钟初始化函数 void MX_RTC_Init(void)

void MX_RTC_Init(void)
{

    /* USER CODE BEGIN RTC_Init 0 */

    /* USER CODE END RTC_Init 0 */

    RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
    RTC_DateTypeDef DateToUpdate = {0};

    /* USER CODE BEGIN RTC_Init 1 */
    __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
    /* USER CODE END RTC_Init 1 */
    /** Initialize RTC Only
     */
    hrtc.Instance = RTC;
    hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;
    hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;
    if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

    /* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
    // 判断RTC是否进行过初始化设置
    if (HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1) != 0x0102)
    {
        /* USER CODE END Check_RTC_BKUP */

        /** Initialize RTC and set the Time and Date
         */
        sTime.Hours = 23;
        sTime.Minutes = 59;
        sTime.Seconds = 50;

        DateToUpdate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY;
        DateToUpdate.Month = 01;
        DateToUpdate.Date = 01;
        DateToUpdate.Year = 22;

        // 将日期和时间换算为时间戳保存到计数器中
        RTC_Set_DateTimeCounter(&DateToUpdate, &sTime);

        // 设置RTC初始化设置完成标志
        HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x0102);
        /* USER CODE BEGIN RTC_Init 2 */
    }
    /* USER CODE END RTC_Init 2 */
}

当需要更新时间时，只需要通过接口  RTC_Set_DateTimeCounter  设置时间 和 RTC_Get_DateTimeCounter 获取时间  即可