MCU开发学习记录17* - RTC学习与实践(HAL库) - 日历、闹钟、RTC备份寄存器 -STM32CubeMX

        

        

1.3 RTC的低功耗、中断

1.3.1 RTC的低功耗

1.3.2 RTC的中断（所有 RTC 中断均与 EXTI 控制器相连）

要使能 RTC 闹钟中断，需按照以下顺序操作：

        1. 将 EXTI 线 17 配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。
        2. 配置 NVIC 中的 RTC_Alarm IRQ 通道并将其使能。
        3. 配置 RTC 以生成 RTC 闹钟（闹钟 A 或闹钟 B）。

要使能 RTC 唤醒中断，需按照以下顺序操作：

        1. 将 EXTI 线 22 配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。
        2. 配置 NVIC 中的 RTC_WKUP IRQ 通道并将其使能。
        3. 配置 RTC 以生成 RTC 唤醒定时器事件。

要使能 RTC 入侵中断，需按照以下顺序操作：

        1. 将 EXTI 线 21 配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。
        2. 配置 NVIC 中的 TAMP_STAMP IRQ 通道并将其使能。
        3. 配置 RTC 以检测 RTC 入侵事件。

要使能 RTC 时间戳中断，需按照以下顺序操作：

        1. 将 EXTI 线 21 配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。
        2. 配置 NVIC 中的 TAMP_STAMP IRQ 通道并将其使能。
        3. 配置 RTC 以检测 RTC 时间戳事件。

1.4 读取（RTC_SSR、RTC_TR、RTC_DR）注意点

STM32的RTC模块通过 ​高阶日历影子寄存器​（RTC_SSR、RTC_TR、RTC_DR）实现时间/日期数据的原子性读取。其核心规则如下：

1. ​影子寄存器锁定​：

   • 当读取 ​RTC_SSR（亚秒）​​ 或 ​RTC_TR（时间）​​ 时，硬件会立即锁定当前影子寄存器的值，直到 ​RTC_DR（日期）​​ 被读取后，影子寄存器才会更新。
   • ​目的​：确保读取的时间、日期、亚秒数据来自同一时刻，避免因寄存器更新导致数据不一致（例如读取时间后日期突变）。

2. ​同步标志（RSF）​​：

   • RSF位（位于 ​RTC_ISR​ 寄存器的Bit 5）指示影子寄存器的更新状态：
     • ​RSF=1​：影子寄存器已与真实计数器同步，可安全读取。
     • ​RSF=0​：影子寄存器正在更新或未同步，读取可能不准确。

1.5 RTC 备份寄存器

        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。

        TAMPER1 备用功能 (RTC_TAMP1) 可映射到 RTC_AF1(PC13) 或 RTC_AF2 (PI8)，具体取决于 RTC_TAFCR 寄存器中 TAMP1INSEL 位的值（请参见第 23.6.17 节：RTC 入侵和复用功能配置寄存器 (RTC_TAFCR)）。修改 TAMP1INSEL 后必须将 TAMPE 位清零，以避免将TAMPF 意外置 1。

二、RTC相关配置函数

2.1 RTC相关结构体

2.1.1 RTC_HandleTypeDef 

功能：RTC模块的 ​核心句柄，用于管理RTC实例的配置、状态及数据。

        1）Instance：指向 RTC 寄存器基地址。
        2）Init：是真正的 RTC 初始化结构体

typedef struct
{
 RTC_TypeDef                 *Instance; /* 寄存器基地址 */
 RTC_InitTypeDef             Init; /* RTC 配置结构体 */
 HAL_LockTypeDef             Lock; /* RTC 锁定对象 */
 __IO HAL_RTCStateTypeDef     State; /* RTC 设备访问状态 */
}RTC_HandleTypeDef;

2.1.2 RTC_InitTypeDef 

功能：定义RTC模块的 ​初始化参数，用于配置时钟源、分频系数等。

typedef struct
{
 uint32_t HourFormat; /* 小时格式 */
 uint32_t AsynchPrediv; /* 异步预分频系数 */
 uint32_t SynchPrediv; /* 同步预分频系数 */ 
 uint32_t OutPut; /* 选择连接到 RTC_ALARM 输出的标志 */ 
 uint32_t OutPutPolarity; /* 设置 RTC_ALARM 的输出极性 */
 uint32_t OutPutType; /* 设置 RTC_ALARM 的输出类型为开漏输出还是推挽输出 */ 
}RTC_InitTypeDef;

2.1.3 RTC_TimeTypeDef

功能：存储和操作 ​时间信息​（时、分、秒、亚秒）。

typedef struct
{
  uint8_t Hours;            /*!< 指定 RTC 时间的小时。
                                 如果选择了 RTC_HourFormat_12，此参数必须是 Min_Data = 0 到 Max_Data = 12 之间的数字。
                                 如果选择了 RTC_HourFormat_24，此参数必须是 Min_Data = 0 到 Max_Data = 23 之间的数字。 */
  // 表示小时，范围根据12小时制 (0-12) 或24小时制 (0-23) 变化。

  uint8_t Minutes;          /*!< 指定 RTC 时间的分钟。
                                 此参数必须是 Min_Data = 0 到 Max_Data = 59 之间的数字。 */
  // 表示分钟，范围为0到59。

  uint8_t Seconds;          /*!< 指定 RTC 时间的秒。
                                 此参数必须是 Min_Data = 0 到 Max_Data = 59 之间的数字。 */
  // 表示秒，范围为0到59。

  uint8_t TimeFormat;       /*!< 指定 RTC 的 AM/PM 时间。
                                 此参数可以是 @ref RTC_AM_PM_Definitions 中的一个值。 */
  // 在12小时制下指定上午 (AM) 或下午 (PM)，具体值参考 RTC_AM_PM_Definitions 定义。

  uint32_t SubSeconds;      /*!< 指定 RTC_SSR RTC 子秒寄存器的内容。
                                 此参数对应于时间单位范围在 [0-1] 秒之间，粒度为 [1 秒 / SecondFraction +1]。 */
  // 表示子秒 (小于1秒的部分)，粒度由 SecondFraction 决定。

  uint32_t SecondFraction;  /*!< 指定与同步预分频器因子值 (PREDIV_S) 对应的子秒寄存器内容的范围或粒度。
                                 此参数对应于时间单位范围在 [0-1] 秒之间，粒度为 [1 秒 / SecondFraction +1]。
                                 此字段仅由 HAL_RTC_GetTime 函数使用。 */
  // 定义子秒的粒度，与预分频器相关，仅用于 HAL_RTC_GetTime 函数。

  uint32_t DayLightSaving;  /*!< 此接口已弃用。要管理夏令时，请使用 HAL_RTC_DST_xxx 函数。 */
  // 已弃用，用于夏令时管理，现推荐使用 HAL_RTC_DST_xxx 函数。

  uint32_t StoreOperation;  /*!< 此接口已弃用。要管理夏令时，请使用 HAL_RTC_DST_xxx 函数。 */
  // 已弃用，与夏令时相关，现推荐使用 HAL_RTC_DST_xxx 函数。
} RTC_TimeTypeDef;

2.1.4 RTC_DateTypeDef

功能​：存储和操作 ​日期信息​（年、月、日、星期）。

typedef struct
{
  uint8_t WeekDay;  /*!< 指定 RTC 日期的星期。
                         此参数可以是 @ref RTC_WeekDay_Definitions 中的一个值 */
  // 表示星期几，具体值由 RTC_WeekDay_Definitions 定义提供。

  uint8_t Month;    /*!< 指定 RTC 日期的月份（BCD 格式）。
                         此参数可以是 @ref RTC_Month_Date_Definitions 中的一个值 */
  // 表示月份，采用 BCD 格式（二进制编码的十进制），具体值由 RTC_Month_Date_Definitions 定义。

  uint8_t Date;     /*!< 指定 RTC 日期。
                         此参数必须是 Min_Data = 1 到 Max_Data = 31 之间的数字 */
  // 表示日期，范围为1到31。

  uint8_t Year;     /*!< 指定 RTC 日期的年份。
                         此参数必须是 Min_Data = 0 到 Max_Data = 99 之间的数字 */
  // 表示年份，范围为0到99。
} RTC_DateTypeDef;

2.2 RTC驱动配置步骤

2.2.1 RTC 初始化

  hrtc.Instance = RTC;
  hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
  hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;
  hrtc.Init.SynchPrediv = 255;
  hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
  hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
  hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
  if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sTime.Hours = 21;
  sTime.Minutes = 13;
  sTime.Seconds = 0;
  sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
  sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
  if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY;
  sDate.Month = RTC_MONTH_MAY;
  sDate.Date = 17;
  sDate.Year = 25;

  if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

//相关中断使能
/** Enable the Alarm A
  */
  sAlarm.AlarmTime.Hours = 22;
  sAlarm.AlarmTime.Minutes = 14;
  sAlarm.AlarmTime.Seconds = 30;
  sAlarm.AlarmTime.SubSeconds = 0;
  sAlarm.AlarmTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
  sAlarm.AlarmTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
  sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY|RTC_ALARMMASK_HOURS;
  sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_ALL;
  sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;
  sAlarm.AlarmDateWeekDay = 1;
  sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;
  if (HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Enable the Alarm B
  */
  sAlarm.AlarmTime.Hours = 15;
  sAlarm.AlarmTime.Minutes = 50;
  sAlarm.AlarmTime.Seconds = 50;
  sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY|RTC_ALARMMASK_HOURS
                              |RTC_ALARMMASK_MINUTES;
  sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_B;
  if (HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Enable the WakeUp
  */
  if (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 2, RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Enable the RTC Tamper 1
  */
  sTamper.Tamper = RTC_TAMPER_1;
  sTamper.PinSelection = RTC_TAMPERPIN_DEFAULT;
  sTamper.Trigger = RTC_TAMPERTRIGGER_LOWLEVEL;
  sTamper.Filter = RTC_TAMPERFILTER_4SAMPLE;
  sTamper.SamplingFrequency = RTC_TAMPERSAMPLINGFREQ_RTCCLK_DIV512;
  sTamper.PrechargeDuration = RTC_TAMPERPRECHARGEDURATION_2RTCCLK;
  sTamper.TamperPullUp = RTC_TAMPER_PULLUP_ENABLE;
  sTamper.TimeStampOnTamperDetection = RTC_TIMESTAMPONTAMPERDETECTION_ENABLE;
  if (HAL_RTCEx_SetTamper_IT(&hrtc, &sTamper) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

三、基于HAL库实现RTC实验

3.1 基于STM32CubeMX配置RTC实验

3.2 实验的应用代码

3.2.1 日历与时间读取函数

3.2.2 闹钟回调函数

3.2.3 读写RTC备份寄存器

3.2.4 使用RTC备份寄存器重新加载时间

3.2.5 查看上次启动

3.2.6 修改stm32cubemx代码

3.3 实验备份寄存器无法正常读写的问题

如果发现备份寄存器无法正常读写。可能和RTC_AF1有关。有三个解决方法：

1. __HAL_RTC_TAMPER_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_TAMP1F);
        这个不太好使。

2. 可以尝试将 RTC_AF1（PC13）引脚连接 高电平 or 低电平。

3. 禁用TAMPE位

// 清除TAMPE位（禁用TAMP1入侵检测）
CLEAR_BIT(RTC->TAMPCR, RTC_TAMPCR_TAMP1E);

四、本文的工程文件下载链接

工程Github下载链接：https://github.com/chipdynkid/MCU-DL-STM32
（国内）工程Gitcode下载链接https://gitcode.com/chipdynkid/MCU-DL-STM32