STM32 RTC实时时钟学习总结

STM32 RTC实时时钟学习总结

写于2024/9/25下午

1. 简介

STM32F103 的实时时钟（RTC）是一个独立的定时器。STM32 的 RTC 模块拥有一组连续计数的计数器，在相对应的软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统的当前时间和日期。

RTC时钟最大的特点就是，可以用作实时时钟。因为普通定时器在MCU掉电后无法运行，而RTC可以通过后备电源供电使其保持运行。RTC 模块和时钟配置系统（RCC_BDCR 寄存器）是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后 RTC 的设置和时间维持不变，只要后备区域供电正常，那么 RTC 将可以一直运行。但是在系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和 RTC，以防止对后备区域(BKP)的意外写操作。所以在要设置时间之前，先要取消备份区域（BKP）写保护。

2. 流程框图介绍

框图中浅灰色的部分，他们是属于备份域的，在 VDD掉电时可在 VBAT 的驱动下继续工作，这部分包括 RTC 的分频器，计数器以及闹钟控制器。

① APB1接口:用来和 APB1 总线相连。通过 APB1 总线可以访问 RTC 相关的寄存器，对其进行读写操作。

可以看到，APB1接口的时钟来源于PCLK1，而RTC时钟来源与RTCCLK，二者时钟来源不同，频率也不同

RTC时钟来源为LSE(外部低速晶振)，LSI(内部低速晶振)，以及HSE/128(外部高速晶振的128分频)。

② RTC核心 ：由一组可编程计数器组成，主要分成两个模块。第一个模块是 RTC 的预分频模块，它可编程产生 1 秒的 RTC 时间基准 TR_CLK。RTC 的预分频模块包括了一个 20 位的可编程分频器RTC_PRL。如果在 RTC_CR 寄存器中设置相对应的允许位，则在每个TR_CLK 周期中 RTC 产生一个中断(秒中断)。

RTC_PRL：预分频装载寄存器
RTC_DIV：预分频器余数寄存器

第二个模块是一个 32 位的可编程计数器RTC_CNT，可被初始化为当前的系统时间，一个 32 位的时钟计数器，按秒钟计算，可以记录 4294967296 秒，约合 136 年左右，作为一般应用足够了。

RTC_CNT：计数器寄存器
RTC_ALR：闹钟寄存器

RTC 还有一个闹钟寄存器 RTC_ALR，用于产生闹钟。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。

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下面来简述一下RTC的工作流程

首先，在初始化时候,我们将取消备份区域（BKP）写保护，然后通过APB1总线向DIV和PRL装载同样的数。RTCCLK频率为32.768kHz(LSE)，来驱动DIV工作，DIV为自减寄存器。当DIV减少到0时，会产生一个TR_CLK信号，该信号会触发三件事情：

①将PRL的数重装在到DIV中；

②触发CNT计数器+1；

③触发SECF，进而产生秒中断。

我们会设置一个合理的预分频数，使得TR_CLK触发时间刚好是1s。ALR中存储的是我们设置的闹钟秒数，当CNT和ALR中的数据相同时，就会触发闹钟中断或者闹钟唤醒。（关于CNT和ALR中存放的数据，为时间戳。）

那么1s的时间如何计算？

我们的RTC_CLK为32.768kHz，所以只要PRL中写入32767即可，即为2的15次方。
我们只需要在PRL的低16位寄存器中写入0x7FFF即可，就能获得每秒一次的TR_CLK信号。

DIV寄存器存在的意义？
从上述能知道TR_CLK输出必须为1s。那么我们想要的到0.15s，应该怎么实现呢？
道理很简单，因为DIV是自减的，并且从32768一直减少到0，所需要的时间为1s。所以减少一个数，所用的时间为1/32768s，那么减少多少个数，就计时了0.15s呢？
1/32768s * n = 0.15
n = 0.15 * 32768
又因为DIV寄存器是可读的，所以我们就能实现0.15s的计时。

从框图中，还可以看到，只有秒中断和闹钟中断能触发中断，溢出是没有中断的。

3. 相关寄存器介绍

RTC控制寄存器（RTC_CRH/CRL）

RTC 控制寄存器共有两个控制寄存器 RTC_CRH 和 RTC_CRL，两个都是 16 位的。

RTC 控制寄存器高位 RTC_CRH，描述如图 27.1.2.1 所示：

RTC 控制寄存器低位 RTC_CRL，描述如图 27.1.2.2 所示：