stm32——RTC实时时钟

一、关于时间

　　2038年问题

　　在计算机应用上，2038年问题可能会导致某些软件在2038年无法正常工作。所有使用UNIX时间表示时间的程序都将将受其影响，因为它们以自1970年1月1日经过的秒数（忽略闰秒）来表示时间。这种时间表示法在类Unix（Unix-like）操作系统上是一个标准，并会影响以其C编程语言开发给其他大部份操作系统使用的软件。

　　在大部份的32位操作系统上，此“time_t”数据模式使用一个有正负号的32位元整数（signedint32)存储计算的秒数。也就是说最大可以计数的秒数为 2^31次方可以算得：

2^31/3600/24/365 ≈ 68年

　　所以依照此“time_t”标准，在此格式能被表示的最后时间是2038年1月19日03:14:07，星期二（UTC）。超过此一瞬间，时间将会被掩盖（wrap around）且在内部被表示为一个负数，并造成程序无法工作，因为它们无法将此时间识别为2038年，而可能会依个别实作而跳回1970年或1901年。

　　对于PC机来说，时间开始于1980年1月1日，并以无正负符号的32位整数的形式按秒递增，这与UNIX时间非常类似。可以算得：

2^32/3600/24/365 ≈ 136年

　　到2116年，这个整数将溢出。

　　Windows NT使用64位整数来计时。但是，它使用100纳秒作为增量单位，且时间开始于1601年1月1日，所以NT将遇到2184年问题。

　　苹果公司声明，Mac在29,940年之前不会出现时间问题！

二、RTC使用说明

　　"RTC"是Real Time Clock 的简称，意为实时时钟。stm32提供了一个秒中断源和一个闹钟中断源，修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

　　RTC模块之所以具有实时时钟功能，是因为它内部维持了一个独立的定时器，通过配置，可以让它准确地每秒钟中断一次。但实际上，RTC就只是一个定时器而已，掉电之后所有信息都会丢失，因此我们需要找一个地方来存储这些信息，于是就找到了备份寄存器。其在掉电后仍然可以通过纽扣电池供电，所以能时刻保存这些数据。

　　配置RTC前须知：

　　BKP：

　　RTC模块和时钟配置系统的寄存器是在后备区域的（即BKP），通过BKP后备区域来存储RTC配置的数据可以让其在系统复位或待机模式下唤醒后，RTC里面配置的数据维持不变。

　　PWR：

　　PWR为电源的寄存器，我们需要用到的是电源控制寄存器（PWR_CR），通过使能PWR_CR的DBP位来取消后备区域BKP的写保护。

　　RTC：

　　由一组可编程计数器组成，分成两个模块。第一个模块是RTC的预分频模块，它可编程产生最长为1秒的RTC时间基准TR_CLK。RTC的预分频模块包含了一个20位的可编程分频器（RTC）TR_CLK 周期中RTC产生一个中断（秒中断）。第二个模块是一个32位的可编程计数器，可被初始化为当前的系统时间。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。

　　下面讲解下配置整体过程：

　　　第一步：通过设置寄存器 RCC_APB1ENR 的 PWREN 和 BKPEN 位来打开电源和后备接口的时钟

　　　调用库函数：

　　　　RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE );

　　　第二步：电源控制寄存器(PWR_CR) 的 DBP 位来使能对后备寄存器和 RTC 的访问

　　　调用库函数：

　　　　PWR_BackupAccessCmd(ENABLE );

　　　第三步：初始化复位 BKP 寄存器

　　　调用库函数：

　　　BKP_DeInit ();

　　　第四步：设置 RTCCLK，如下图：

　　　我们需要将 RTCCLK 设置为 LSE OSC 这个 32.768KHZ 的晶振。

　　　调用的库函数：　　

　　　RCC_LSEConfig (RCC_LSE_ON);

　　　While(!RCC_GetFlagStatus (RCC_FLAG_HSERDY));//设置后需要等待启动

　　　第五步：将 RTC 输入时钟选择为 LSE 时钟输入并使能 RTC，等待 RTC 和 APB 时钟同步

　　　调用库函数：

　　　RCC_RTCCLKConfig (RCC_RTCCLKSource_LSE);//选择 LSE 为 RTC 设备的时钟

　　　RCC_RTCCLKCmd (ENABLE );//使能

　　　RTC RTC_WaitForSynchro();//等待同步

　　第六步：配置 RTC 时钟参数。

查询 RTOFF 位，直到 RTOFF 的值变为’1’
置 CNF 值为 1 ，进入配置模式
对一个或多个 RTC 寄存器进行写操作
清除 CNF 标志位，退出配置模式
查询 RTOFF，直至 RTOFF 位变为’1’ 以确认写操作已经完成。仅当 CNF 标志位被清除时，写操作才能进行，这个过程至少需要 3 个 RTCCLK 周期。

　　按照上述步骤用库函数来配置：

/* 1.    查询 RTOFF 位，直到 RTOFF 的值变为’1’ */

RTC_WaitForLastTask();//大家可以打开函数库看看这个函数内部的代码，就是查询 RTOFF的值

/*

2.置 CNF 值为 1 ，进入配置模式

3.对一个或多个 RTC 寄存器进行写操作

4.清除 CNF 标志位，退出配置模式

*/

RTC_SetPrescaler(32767); // 这里配置了预分频值，大家可以打开函数库看看这个函数的内部的代码，里面就有包含了 2、3、4 讲述的操作。

/*
每完成一个操作一般都要查询 RTOFF 来判断是否 RTC 正在更新数据,如果是则等待它完成!!!
*/
RTC_WaitForLastTask();//等待更新结束

RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);//配置秒中断

RTC_WaitForLastTask();//等待更新结束

三、程序演示

　　rtc.h

#ifndef __RTC_H
#define __RTC_H
#include "stm32f10x.h"

//时间结构体
typedef struct 
{
    vu8 hour;
    vu8 min;
    vu8 sec;            
    //公历年月日周
    vu16 w_year;
    vu8  w_month;
    vu8  w_date;
    vu8  week;     
}_calendar_obj;                     
extern _calendar_obj calendar;
void RCC_Configuration(void);
void RTC_Init(void);
u8 RTC_Set(u16 year,u8 mon,u8 day,u8 hour,u8 min,u8 sec);
u8 RTC_Get(void);
#endif

　　rtc.c

#include "rtc.h"
_calendar_obj calendar;    //时钟结构体
//平均的月份日期表
const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
/*rtc中断向量配置*/
void NVIC_Configuration(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void RTC_Configuration(void)

{
    /* 使能PWR和BKP时钟 */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
    /* 使能对后备寄存器的访问 */ 
    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
    /* 复位BKP寄存器 */ 
    BKP_DeInit();
    /* 使能LSE */ 
    RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
    /*等待启动完成 */
    while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {}
    /* 将 RTC时钟设置为LSE这个32.768KHZ的晶振*/ 
    RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
    /* 使能RTC Clock */ 
    RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
    /* 等待同步 */ 
    RTC_WaitForSynchro();
    /* 等待对RTC寄存器最后的写操作完成*/             
    RTC_WaitForLastTask();
    /* 配置了预分频值: 设置RTC时钟周期为1s */
    RTC_SetPrescaler(32767); /* RTC period = RTCCLK/RTC_PR = (32.768 KHz)/(32767+1)*/
    /* 等待对RTC寄存器最后的写操作完成 */
    RTC_WaitForLastTask();
    /* 使能RTC秒中断 */ 
    RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);
    /* 等待对RTC寄存器最后的写操作完成 */         
    RTC_WaitForLastTask();

void RTC_Init(void)
{
    /*如果是第一次配置时钟，则执行RCC_Configuration()进行配置*/
    if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1)!=0x1016)
    {
            RCC_Configuration();
            RTC_Set(2016,5,11,9,7,55);
            GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_13);//点亮D1
            BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0x1016);//向执行的后备寄存器中写入用户程序数据
    }
    else
    {
        RTC_WaitForSynchro();//等待RTC寄存器同步完成
        RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);//使能RTC秒中断
        RTC_WaitForLastTask();//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
        GPIO_SetBits(GPIOG, GPIO_Pin_14);//点亮D2
    }
    NVIC_Configuration();
    RTC_Get();//更新时间
}
u8 Is_Leap_Year(u16 pyear)
{
    if(pyear%4==0)//首先需能被4整除
    {
        if(pyear%100==0)
        {
            if(pyear%400==0)    return 1;//如果以00结尾，还要能被400整除
            else    return 0;
        }
        else
            return 1;
    }
    else
        return 0;
}
/*
*设置时钟
*把输入的时钟转换为秒钟
*以1970年1月1日为基准
*1970~2099年为合法年份
返回值：0，成功；其它：错误
*/
u8 RTC_Set(u16 year,u8 mon,u8 day,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
    u16 t;
    u32 secCount=0;
    if(year<1970||year>2099)
        return 1;//³ö´í
    for(t=1970;t<year;t++)    //把所有年份的秒钟相加
    {
        if(Is_Leap_Year(t))//闰年
            secCount+=31622400;//闰年的秒钟数
        else
            secCount+=31536000;    
    }
    mon-=1;//先减掉一个月再算秒数（如现在是5月10日，则只需要算前4个月的天数，再加上10天，然后计算秒数）
    for(t=0;t<mon;t++)
    {
        secCount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加
        if(Is_Leap_Year(year)&&t==1)
            secCount+=86400;//闰年，2月份增加一天的秒钟数
    }
    
    secCount+=(u32)(day-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加（这一天还没过完，所以-1）
    secCount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数
    secCount+=(u32)min*60;//分钟秒钟数
    secCount+=sec;
//    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR    | RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
//    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
    RTC_SetCounter(secCount);//设置RTC计数器的值
    RTC_WaitForLastTask();    //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
    RTC_Get();//更新时间
    return 0;
}

/*
得到当前的时间
成功返回0，错误返回其它
*/
u8 RTC_Get(void)
{
        static u16 dayCount=0;
        u32 secCount=0;
        u32 tmp=0;
        u16 tmp1=0;
        secCount=RTC_GetCounter();
        tmp=secCount/86400;//得到天数
        if(dayCount!=tmp)//超过一天
        {
            dayCount=tmp;
            tmp1=1970;//从1970年开始
            while(tmp>=365)
            {
                if(Is_Leap_Year(tmp1))//是闰年
                {
                    if(tmp>=366)    
                        tmp-=366;//减掉闰年的天数
                    else
                    {
                    //    tmp1++;
                        break;
                    }
                }
                else
                    tmp-=365;//平年
                tmp1++;
            }
            calendar.w_year=tmp1;//得到年份
            tmp1=0;
            while(tmp>=28)//超过一个月
            {
                if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&tmp1==1)/当年是闰年且轮循到2月
                {
                    if(tmp>=29)    
                        tmp-=29;
                    else
                        break;
                }
                else
                {
                    if(tmp>=mon_table[tmp1])//平年
                        tmp-=mon_table[tmp1];
                    else
                        break;
                }
                tmp1++;
            }
            calendar.w_month=tmp1+1;//得到月份，tmp1=0表示1月，所以要加1
            calendar.w_date=tmp+1;    //得到日期，因为这一天还没过完，所以tmp只到其前一天，但是显示的时候要显示正常日期
        }
        tmp=secCount%86400;//得到秒钟数
        calendar.hour=tmp/3600;//小时
        calendar.min=(tmp%3600)/60;//分钟
        calendar.sec=(tmp%3600)%60;//秒
        return 0;
}
/*
RTC时钟中断
每秒触发一次
*/
void RTC_IRQHandler(void)
{         
    if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)//秒钟中断
    {                            
        RTC_Get();//更新时间
      
     }
    if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET)//闹钟中断
    {
        RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);//清闹钟中断        
  }                                                    
    RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW);//清闹钟中断
    RTC_WaitForLastTask();                                                   
}

　　main.c

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