2018年10月05日 | stm32学习笔记（1）：实时时钟RTC

太久没写过像样的文，先从学习笔记开始，之后逐渐补充这个月以来的单片机学习笔记。

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1.RTC简介

（关于stm32的实时时钟RTC的介绍，参考手册甚是详细，自可参考，编程时不懂查阅即可，不必死背硬记。）

STM32的实时时钟（RTC）是一个独立的定时器，RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，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当前的时间和日期。

RTC模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)是在备份区域，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。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。

• 使用库函数RCC_APB1PeriphClockCmd（）设置寄存器 RCC->APB1ENR位使能PWR时钟

• 使用库函数PWR_BackupAccessCmd()设置寄存器PWR->CR的PWR_CR_DBP位使能对后备寄存器和RTC的访问

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2.RTC编程

（关于stm32的实时时钟RTC的编程，在ST提供的库函数驱动中也十分详细，亦自可查阅使用。)

下面以经过小修改的例程来调戏一下RTC：让单片机每天于早上8点开始正常工作，18点进入待机模式。因此该程序主要的设置在于两方面：

（1）关机：设置好闹钟alarm A的时间，以及对应的RTC中断驱动，由闹钟中断重设闹钟时间，并且进入Standby Mode，由备用电源VBAT对RTC和备份寄存器进行供电；

（2）开机：通过闹钟唤醒单片机，此过程相当于power on reset, and restart the program。因此在主函数中重设闹钟。RTC和5个备份寄存器在电源复位或器件从待机模式唤醒时不会丢失。

大致过程如上，RTC正常工作的一般配置步骤如下：

（1）RTC_Config(void):设置RTC控制寄存器

1）使能电源时钟和备份区域时钟。

前面已经介绍了，我们要访问RTC和备份区域就必须先使能电源时钟和备份区域时钟。这个通过RCC_APB1ENR寄存器来设置。

2）取消备份区域写保护。

要向备份区域写入数据，就要先取消备份区域写保护（写保护在每次硬复位之后被使能），否则是无法向备份区域写入数据的。我们需要用到向备份区域写入一个字节，来标记时钟已经配置过了，这样避免每次复位之后重新配置时钟。

3）复位备份区域，开启外部低速振荡器。

在取消备份区域写保护之后，我们可以先对这个区域复位，以清除前面的设置，当然这个操作不要每次都执行，因为备份区域的复位将导致之前存在的数据丢失，所以要不要复位，要看情况而定。然后我们使能外部低速振荡器，注意这里一般要先判断RCC_BDCR的LSERDY位来确定低速振荡器已经就绪了才开始下面的操作。

4）选择RTC时钟，并使能。

这里我们将通过RCC_BDCR的RTCSEL来选择LSE作为RTC的时钟。然后通过RTCEN位使能RTC时钟。

（2）RTC_Init(&RTC_InitStructure)：初始化RTC时间和闹钟寄存器

1）设置RTC的分频。

在开启了RTC时钟之后，我们要做的就是设置RTC时钟的分频值，通过库函数RTC_Init()来设置RTC_SynchPrediv和RTC_AsynchPrediv，然后等待RTC寄存器操作完成，并同步。

2）配置RTC时钟。

通过库函数RTC_TimeRegulate()和RTC_ALARMARegulate()设置时间和闹钟。

3）更新配置。

在设置完时钟之后，我们将配置更新，这里还是通过RTC_CRH的CNF来实现。在这之后我们在备份区域RTC_BKP_DR0中写入0x32F0代表我们已经初始化过时钟了，下次开机（或复位）的时候，先读取RTC_BKP_DR0的值，然后判断是否是0x32F0来决定是不是要配置。

（3）实现programming alarm A中断服务程序

1）Configure and enable the EXTI line corresponding to the RTC Alarm event in interrupt mode and select the rising edge sensitivity.

  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

2）Configure and enable the RTC_ALARM IRQ channel in the NVIC.
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

3）最后，我们要编写中断服务函数，在秒钟中断产生的时候，重设闹钟时间，并且进入Standby Mode。

void RTC_IRQHandler(void)
{
  if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALRA) != RESET)
  {  
     RTC_ALARMARegulate(8,0,0);//--------重设ALARM A-------

     RTC_TimeShow();//-------清除中断标记-------     
     RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALRA);
     EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
     PWR_EnterSTANDBYMode();//----Enter Standby mode---- 

  }
} 

（4）调试时其余硬件设置：初始化USART和LED，便于观察程序效果。

void USART_Configuration(void)
{    
     GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
                
     RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );
                
     GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_1);
     GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_1);        
                                     
     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;                 
     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; 
     GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
     GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        
      
     USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;//设置串口波特率
     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//设置数据位
     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//设置停止位
     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//设置效验位
     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//设置流控制
     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//设置工作模式
     USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //配置入结构体

     USART_Cmd(USART1, ENABLE);//使能串口1

}

void LED_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12 ;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
  GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =GPIO_Speed_Level_3;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
 
 GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 );
}

void LED_Open(void)
{
  GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_11);
}

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3.实时时钟RTC注解和说明

（1）RTC时钟源可以是以下三种之一：

——HSE时钟除以128

——LSE晶体振荡器时钟

——LSI晶体振荡器时钟

其中LSE为内部低频RC晶体振荡器，关于上述三个时钟特点详解下图。

（2）RTC完全独立于RTC APB1接口：

软件通过APB1接口访问RTC的分频值、计数器值和闹钟值等。但是，相关的可读寄存器只在与RTC APB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新，RTC标志亦是如此。

因此，若发生以下三种情况：

——发生系统复位或电源复位；

——系统刚从Standby Mode唤醒；

——系统刚从Stop Mode唤醒；

若要读取RTC寄存器的值，则软件首先须使用库函数 RCC_APB1PeriphClockCmd()重新使能APB1时钟，并使用RTC_WaitForSynchro()等待时钟同步完成。

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4.RTC晶振问题

STM32的RTC对晶振的高度挑剔估计让很多人头疼。某师兄曾经在某宝上入手了一块STM32的板子，结果LSE不起振。怒摔再购之，这块板子的LSE起振了。然后就传入我手中，苦恼发现晶振不准……我忍了，于是对分频值细细调整，但是……时钟走得时快时慢这是闹哪样……问苍天捶大地仰天长啸吐血三升。

以下为个人关于RTC晶振问题的避免以及解决方法的见解（有些未尝试过，但据论坛讨论可用于借鉴参考）

（1）LSE不起振：

1)最好选用说6pF的晶振以及6pF的负载电容，并且选用精度高一点的晶振；

2)注意晶振周围的环境，有人指出应该仔细清洗RTC晶振周围的电路，甚至是使用环氧树脂胶将晶振密封起来；

（2）Standby Mode下时钟不稳定：提高Vbat引脚的电源质量；

（3）时钟过快或者过慢：

如果晶振通过分频后的实际时钟效果与公式计算的频率不同，一可以通过调整分频值来调整时钟频率，二是可以通过RTC校准功能来调整时钟频率。其中第二种方法适用于温度差异补偿以及细微时钟偏差补偿。

【若差别过大只可通过调整分频值，时钟校准功能仅可进行细微的时钟补偿。若LSE分频值为默认值32768HZ时，时钟校准功能可以作用的范围为：32768HZ-32772HZ（当仅可减慢时）（具体补偿操作和效果可查看ST官方参考手册）】

综上：最好的其实是选购一个合适的并且质量相对较好的晶振。