第43章 RTC—实时时钟—零死角玩转STM32-F429系列

最新推荐文章于 2024-07-08 16:10:27 发布

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第43章 RTC—实时时钟

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43.1 RTC简介

RTC—real time clock，实时时钟，主要包含日历、闹钟和自动唤醒这三部分的功能，其中的日历功能我们使用的最多。日历包含两个32bit的时间寄存器，可直接输出时分秒，星期、月、日、年。比起F103系列的RTC只能输出秒中断，剩下的其他时间需要软件来实现，429的RTC可谓是脱胎换骨，让我们在软件编程时大大降低了难度。RTC功能框图分析

43.2 RTC功能框图解析

1. 时钟源

RTC 时钟源—RTCCLK 可以从LSE、LSI和HSE_RTC这三者中得到。其中使用最多的是LSE，LSE由一个外部的32.768KHZ（6PF负载）的晶振提供，精度高，稳定，RTC首选。LSI是芯片内部的30KHZ晶体，精度较低，会有温漂，一般不建议使用。HSE_RTC由HSE分频得到，最高是4M，使用的也较少。

2. 预分频器

预分频器PRER由7位的异步预分频器APRE和15位的同步预分频器SPRE组成。异步预分频器时钟CK_APRE用于为二进制 RTC_SSR 亚秒递减计数器提供时钟，同步预分频器时钟CK_SPRE用于更新日历。异步预分频器时钟f_{CK_APRE}=f_{RTC_CLK}/(PREDIV_A+1)，同步预分频器时钟f_{CK_SPRE}=f_{RTC_CLK}/(PREDIV_S+1)，)。使用两个预分频器时，推荐将异步预分频器配置为较高的值，以最大程度降低功耗。一般我们会使用LSE生成1HZ的同步预分频器时钟

通常的情况下，我们会选择LSE作为RTC的时钟源，即f_RTCCLK=f_LSE=32.768KHZ。然后经过预分频器PRER分频生成1HZ的时钟用于更新日历。使用两个预分频器分频的时候，为了最大程度的降低功耗，我们一般把同步预分频器设置成较大的值，为了生成1HZ的同步预分频器时钟CK_SPRE，最常用的配置是PREDIV_A=127，PREDIV_S=255。计算公式为：f_{CK_SPRE}=f_RTCCLK/{ （PREDIV_A+1）*（PREDIV_S+1）}= 32.768/{ （127+1）*（255+1）}=1HZ。

3. 实时时钟和日历

我们知道，实时时钟一般是这样表示的：时/分/秒/亚秒，其中时分秒可直接从RTC 时间寄存器 (RTC_TR)中读取，有关时间寄存器的说明具体见错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。。

图 431RTC 时间寄存器（RTC_TR）

表格 431 时间寄存器位功能说明

位名称	位说明
PM	AM/PM符号，0:AM/24小时制，1:PM
HT[1:0]	小时的十位
HU[3:0]	小时的个位
MNT[2:0]	分钟的十位
MNU[3:0]	分钟的个位
ST[2:0]	秒的十位
SU[3:0]	秒的个位

亚秒由RTC 亚秒寄存器 (RTC_SSR)的值计算得到，公式为：亚秒值 = ( PREDIV_S – SS[15:0] ) / ( PREDIV_S + 1 ) ，SS[15:0]是同步预分频器计数器的值，PREDIV_S是同步预分频器的值。

图 432RTC亚秒寄存器（RTC_SSR）

日期包含的年月日可直接从RTC 日期寄存器 (RTC_DR)中读取。

图 433 RTC日期寄存器（RTC_DR）

表格 432 RTC日期寄存器位功能说明

位名称	位说明
YT[1:0]	年份的十位
YU[3:0]	年份的个位
WDU[2:0]	星期几的个位，000：禁止，001：星期一，…，111：星期日
MT	月份的十位
MU	月份的个位
DT[1:0]	日期的十位
DU[3:0]	日期的个位

当应用程序读取日历寄存器时，默认是读取影子寄存器的内容，每隔两个 RTCCLK 周期，便将当前日历值复制到影子寄存器。我们也可以通过将 RTC_CR 寄存器的BYPSHAD 控制位置 1 来直接访问日历寄存器，这样可避免等待同步的持续时间。

RTC_CLK经过预分频器后，有一个512HZ的CK_APRE和1个1HZ的CK_SPRE，这两个时钟可以成为校准的时钟输出RTC_CALIB，RTC_CALIB最终要输出则需映射到RTC_AF1引脚，即PC13输出，用来对外部提供时钟。

4. 闹钟

RTC有两个闹钟，闹钟A和闹钟B,，当RTC运行的时间跟预设的闹钟时间相同的时候，相应的标志位ALRAF（在RTC_ISR寄存器中）和ALRBF会置1。利用这个闹钟我们可以做一些备忘提醒功能。

如果使能了闹钟输出（由RTC_CR的OSEL[0:1]位控制），则ALRAF和ALRBF会连接到闹钟输出引脚RTC_ALARM，RTC_ALARM最终连接到RTC的外部引脚RTC_AF1（即PC13），输出的极性由RTC_CR 寄存器的 POL 位配置，可以是高电平或者低电平。

5. 时间戳

时间戳即时间点的意思，就是某一个时刻的时间。时间戳复用功能 (RTC_TS) 可映射到 RTC_AF1 或 RTC_AF2，当发生外部的入侵事件时，即发生时间戳事件时， RTC_ISR 寄存器中的时间戳标志位 (TSF) 将置 1，日历会保存到时间戳寄存器（ RTC_TSSSR、 RTC_TSTR 和 RTC_TSDR）中。时间戳往往用来记录危及时刻的时间，以供事后排查问题时查询。

6. 入侵检测

RTC自带两个入侵检测引脚RTC_AF1（PC13）和RTC_AF2（PI8），这两个输入既可配置为边沿检测，也可配置为带过滤的电平检测。当发生入侵检测时，备份寄存器将被复位。备份寄存器 (RTC_BKPxR) 包括20 个 32 位寄存器，用于存储 80 字节的用户应用数据。这些寄存器在备份域中实现，可在 VDD 电源关闭时通过 VBAT 保持上电状态。备份寄存器不会在系统复位或电源复位时复位，也不会在器件从待机模式唤醒时复位。