文章目录

一、RTC简介
- 1. RTC 特性
二、RTC的结构框图
三、实验：用RTC提供日历时间

一、RTC简介

RA6M5 的RTC(Real Time Clock)外设，实质是一个掉电后还继续运行的定时器。从定时器的角度来说，相对于GPT外设，要简单很多，只有计时和触发中断以及输入捕获的功能。但从掉电还继续运行的角度来说，它却是RA6M5中唯一一个具有如此强大功能的外设。所以RTC外设的特别之处并不在于它的定时功能，而在于它掉电还继续运行的特性。

以上所说的掉电，是指主电源VDD断开的情况，为了RTC外设掉电继续运行，必须通过VBAT引脚接上纽扣电池给RA6M5的RTC供电。当主电源VDD有效时，由VDD给RTC外设供电；而当VDD掉电后，由VBAT给RTC外设供电，继续日历计数器的计时，除此之外RTC的其他功能都无法使用。若VDD和VBAT都掉电，日历计数器的计时会丢失。

RA6M5的实时时钟(RTC)有两种计数模式，日历计数模式和二进制计数模式，通过切换寄存器设置使用。对于日历计数模式，RTC具有从2000年到2099年的100年日历，并自动调整闰年的日期。对于二进制计数模式，RTC计数秒，并保留信息作为串行值。二进制计数模式可用于公历(西历)以外的日历。

子时钟振荡器或LOCO可以选择作为时间计数器的计数源。RTC使用128Hz的时钟，通过将计数源除以预分频器的值获得：年、月、日、星期、上午/下午。 (12/24 小时模式)、时、分、秒或32位二进制按1/128秒计数。

1. RTC 特性

计数模式： 日历计数模式和二进制计数模式。

时钟源： 子时钟或LOCO。

日历计数模式： 年，月，日，星期，小时，分钟，秒计数。

二进制计数模式： 32位计二进制计数。

闹钟中断： 在日历计数模式下，可以与年，月，日，星期，小时，分钟和秒进行比较。在二进制计数模式下则与32位2进制计数器进行对比。

周期性中断： 可以选择2秒，1秒，1/2秒，1/4秒，1/8秒，1/16秒，1/32秒，1/64秒、1/128秒或1/256秒作为中断周期。

进位中断： 当从64HZ计数器到二进制计数器的进位时和当改变64Hz计数器和R64同时读取CNT寄存器时进行中断。

输入捕获： 当检测到捕获时间输入引脚的电平发生跳变时（上升沿或者下降沿时），可以进行输入捕获。该输入捕获可以用日历计数或者二进制计数。电平跳变时可以产生中断。与GPT相同的是，该输入捕获也能使用噪声滤波器。

事件关联： 周期性输出事件。

TrustZone过滤器： 可以设置安全属性。

二、RTC的结构框图

在这里插入图片描述

1. RTC引脚

XCIN，XCOUT：连接到32.768kHz的晶振。

RTCOUT：输出1Hz或64Hz的方波，无法在待机模式下使用。

RTCICn（n = 0,1,2）：输入捕获引脚。

2. 时钟分频

对时钟源Sub-Clock或者LOCO进行分频，输出128Hz的时钟脉冲，可在VBAT供电下使用。

3. 日历计数器/二进制计数器

这个计数器可以在VBAT供电下使用，由以下寄存器（同时也是计数器）构成：

R64CNT：R64CNT是一个8位的计数器，由128Hz的时钟脉冲驱动，实际只使用[6:0]位，故其计数27即128次，也就是1秒，就会产生一次进位，并驱动RSECCNT/BCNT计数器+1。
RSECCNT：用于统计R64CNT每秒产生的进位信号，表示“秒”，设置范围为0-59，如果设置其他值，会导致RTC工作异常。
RMINCNT：用于统计RSECCNT每分钟产生的进位信号，表示“分”，设置范围为0-59，如果设置其他值，会导致RTC工作异常。
RHRCNT：用于统计RMINCNT每小时产生的进位信号，表示“时”，当RTC设置为24小时制，则设置范围时0-23。当RTC设置为12小时制，则设置范围时0-11。如果设置其他值，会导致RTC工作异常。
RDAYCNT：用于统计RHRCNT的每天时产生进位信号，表示“日”，计数范围取决于月份以及这一年是否为闰年。设置范围为1-31，如果设置其他值，会导致RTC工作异常。
RWKCNT：用于统计RHRCNT的每天产生的进位信号，表示“星期”，计数范围为0-6，如果设置其他值，会导致RTC工作异常。
RMONCNT：用于统计RDAYCNT每个月产生的进位信号，表示“月”，计数范围为1-12，如果设置其他值，会导致RTC工作异常。
RYRCNT：用于统计RMONCNT每个月产生的进位信号，表示“年”，计数范围为0-99，如果设置其他值，会导致RTC工作异常。

在二进制模式下，RSECCNT、RMINCNT、RHRCNT、RWKCNT共同构成BCNT（Binary Counter），是一个32位，向上递增的计数器。通过统计R64CNT的进位次数进行计数。

4. 闹钟功能

在日历计数模式下，闹钟可以按年、月、日、周、时、分、秒或它们的任意组合。在闹钟设置涉及的寄存器的ENB位（都是最高位）写1，并在低位设置闹钟时间。将0写入不涉及闹钟设置的寄存器的ENB位。例如，设置闹钟为每天的8点30分，则在RMINAR的最高位写入1，同时低位为30。RHRAR最高位写入1，同时低位写8。其他寄存器则在最高位写0。

在二进制计数模式下，闹钟可以以32位任意组合，在BCNTnAER中，将需要使用的位写1，不需要使用的写0。并在BCNTnAR中设置闹钟时间例如，设置当BCNTn的[3:0]为1010的时候产生闹钟中断，则在BCNTnAR的[3:0]写入1010，且在BCNTnAER的[3:0]都写入1， BCNTnART的其他位写0。

需要注意的是，在日历计数模式下，闹钟寄存器的比较值使用BCD码。

三、实验：用RTC提供日历时间

RTC最基础的功能便是日历计数，本次实验将使用RTC的日历计数并在周期中断中，将日历时钟按“年-月-日-时：分：秒”的格式打印出来。

1. 硬件设计

在这里插入图片描述
该开发板中提供了一个钮扣电池插槽，可以接入型号为CR1220的钮扣电池，提供3V供电。

2. 文件结构

RTC_Date
├─ ......
└─ src
   ├─ led
   │  ├─ bsp_led.c
   │  └─ bsp_led.h
   ├─ debug_uart
   │  ├─ bsp_debug_uart.c
   │  └─ bsp_debug_uart.h
   ├─ rtc
   │  ├─ bsp_rtc.c
   │  └─ bsp_rtc.h
   └─ hal_entry.c

3. FSP配置

双击 configuration.xml 打开配置界面：

然后点开“Pins”->“Peripherals”->“Timers:RTC”->“RTC0”来配置SCI模块：将“Operation Mode”配置为“Enabled”

在这里插入图片描述
点击配置窗口底部的“Stack”，如图步骤加入RTC模块。

在这里插入图片描述
点击刚刚加入的窗口，在左下角的“属性”窗口中配置中断，时钟源，模块名字等属性。由于只有Sub-Clock能使用纽扣电池供电，故时钟源建议选择Sub-Clock。

最后点右上角的“Generate Project Content”按钮，让软件自动生成配置代码。

在这里插入图片描述

4. 宏定义

/**********日期宏定义**********/
#define RTC_YEAR_SET 2008       //年
#define RTC_MON_SET 8           //月
#define RTC_MDAY_SET 8          //日
/*通过蔡勒公式计算星期，1~6代表周一到周六，0代表周日*/
#define RTC_WDAY_SET (RTC_YEAR_SET-2000 \
                  + ((RTC_YEAR_SET-2000)/4) \
                  - 35 + (26*(RTC_MON_SET+1))/10 \
                  + RTC_MDAY_SET -1 )%7

/**********时间宏定义**********/
#define RTC_HOUR_SET 0          //时
#define RTC_SEC_SET 0           //秒
#define RTC_MIN_SET 0           //分

这里的星期使用蔡勒公式进行计算，读者在设置日期的时候可以直接使用这个宏，只需修改自己想设置的日期即可。若RTC的 “Parameter Cheacking” 为 “Enabled”，则星期会在函数 “R_RTC_CalendarTimeSet()” 中被自动设置，同样使用的是蔡勒公式。

5. 初始化RTC

void RTC_Init(void)
{
    
    
   //初始化时设定的时间
   rtc_time_t set_time =
   {
    
     .tm_sec = RTC_SEC_SET,  //秒
     .tm_min = RTC_MIN_SET,  //分
     .tm_hour = RTC_HOUR_SET,  //小时
     .tm_mday = RTC_MDAY_SET,  //日（一个月中）
     .tm_wday = RTC_WDAY_SET,   //星期
     .tm_mon = RTC_MON_SET - 1,   //月份，0~11代表11~12月
     .tm_year = RTC_YEAR_SET-1900, //年份（如今年是2008，则这里输入2008-1900=108）
   };
   /*打开RTC模块*/
   R_RTC_Open (rtc.p_ctrl, rtc.p_cfg);

   /*时钟源设置，如果在FSP Configuration设置"Set Source Clock in Open"为"enabled"，那这一步可以被跳过*/
   R_RTC_ClockSourceSet (rtc.p_ctrl);

   /*若RTC时钟已经使用纽扣电池工作了一段时间，则可以使用这个函数获取当前日历并设置当前时间*/
   //R_RTC_CalendarTimeGet(rtc.p_ctrl,&set_time);

   /*这个函数至少调用一次以启动RTC*/
   R_RTC_CalendarTimeSet (rtc.p_ctrl, &set_time); //设置当前时间

   /*设置周期中断的周期为1秒*/
   R_RTC_PeriodicIrqRateSet (rtc.p_ctrl, RTC_PERIODIC_IRQ_SELECT_1_SECOND);
}

6. RTC中断回调函数

void rtc_callback(rtc_callback_args_t *p_args)
{
    
    
      static rtc_time_t get_time;
      switch (p_args->event)
      {
    
    
         /*若是周期中断，则发送日期给串口并切换LED电平*/
         case RTC_EVENT_PERIODIC_IRQ:
            LED1_Toggle (); //反转LED

            /*获取当前时间*/
            R_RTC_CalendarTimeGet (rtc.p_ctrl, &get_time);

            /*打印当前时间*/
            printf ("\r\n%d-%d-%d-%d:%d:%d\r\n", get_time.tm_year + 1900, get_time.tm_mon + 1, get_time.tm_mday,
                     get_time.tm_hour, get_time.tm_min, get_time.tm_sec);
            break;
         default:
            break;
      }
}

由于日历时间是在RTC的中断回调函数中打印的，而printf函数需要使用串口中断，故打印使用的串口的中断优先级必须要高于RTC，这样串口在打印的时候才能抢占RTC中断，避免出现堵塞现象，导致程序无法正常运行。

7. hal_entry函数

void hal_entry(void)
{
    
    
   /* TODO: add your own code here */
   R_BSP_PinAccessEnable(); //启用对PFS寄存器的访问,因为后面写IO口都用BSP内联函数
   Debug_UART_Init(); //初始化调试串口
   RTC_Init();  //初始化RTC

   while(1){
    
    }
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
   /* Enter non-secure code */
   R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

【瑞萨RA_FSP】RTC——实时时钟