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| V1.0 | 2020-11-06 | gingko | 初次建立 |
===== STM32CubeMX教程十三——RTC实时时钟实验 =====
1.在主界面选择File-->New Project或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_1.png |}}
2.出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置
在搜索栏的下面，提供的各 种查找方式，可以选择芯片内核，型号等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32F429IGHx。
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_2.png |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_3.png |}}
4.时基源选择SysTick
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_4.png |}}
5.将LED对应的三个引脚PH14以及PI3和PI4设置为GPIO_Output
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_5.png |}}
6.引脚模式配置
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_6.png |}}
7.配置RTC
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_7.png |}}
8.设置串口
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_8.png |}}
*在NVIC Settings一栏使能接收中断
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_9.png |}}
9.时钟源设置
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_10.png |}}
10.工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置,我们只用到有限几个,其他的默认即可。IDE我们使用的是 MDK V5.27。
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_11.png |}}
11.点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_12.png |}}
* **Copy all used libraries into the project folder**
* **将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中**
* 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
* 缺点：体积大，编译时间很长
* **Copy only the necessary library files**
* **只复制所需要的.C和.H（推荐）**
* 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
* 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
* **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
* **不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H**
* 优点：体积小，比较节约硬盘空间
* 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径自行选择方式即可
11.然后点击GENERATE CODE 创建工程
{{ :icore3l:icore3l_cube_13_13.png |}}
创建成功，打开工程。
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===== 实验十三：RTC实时时钟实验——显示日期和时间 =====
==== 一、实验目的与意义 ====
- 了解STM32 RTC结构
- 了解STM32 RTC特征
- 掌握RTC的使用方法
- 掌握STM32 HAL库中RTC属性的配置方法
- 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法
==== 二、实验设备及平台 ====
* iCore3L 双核心板
* JLINK（或相同功能）仿真器
* Micro USB线缆
* Keil MDK 开发平台
* STM32CubeMX开发平台
* 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机
==== 三、实验原理 ====
**STM32F429 RTC时钟简介**
*实时时钟 (RTC) 是一个独立的 BCD 定时器 / 计数器。专用寄存器含有秒、分钟、小时（12/24 小时格式）、星期、日、月、年，格式为 BCD （二进码十进数）。系统可以自动将月份的天 数调整为 28、29（闰年）、30 和 31 天。RTC 提供了可编程的闹钟和可编程的周期性中断， 可从停止和待机模式唤醒。此外，还可提供二进制格式的亚秒值。
*实时时钟由 32.768 kHz 的外部晶振、谐振器或振荡器、内部低功耗 RC 振荡器或者经 128 分 频的高速外部时钟驱动。内部低速 RC 的典型频率为 32 kHz。为补偿天然石英的偏差，可通 过 512 Hz 的外部输出对 RTC 进行校准。
*两个闹钟寄存器用于在特定的时间生成闹铃，可单独屏蔽日历字段以比较闹钟。为生成周期 性中断，使用了分辨率可编程的 16 位可编程二进制自动重载递减计数器，可从每隔 120 µs 至每隔 36 小时自动唤醒和周期性闹铃。
*20 位的预分频器用于时间基准时钟。默认情况下，它被配置为从 32.768 kHz 时钟生成 1 秒 的时间基准。
**RTC主要特性**
*包含亚秒、秒、分钟、小时（12/24 小时制）、星期几、日期、月份和年份的日历
*软件可编程的夏令时补偿
*两个具有中断功能的可编程闹钟。可通过任意日历字段的组合驱动闹钟
*自动唤醒单元，可周期性地生成标志以触发自动唤醒中断
*参考时钟检测：可使用更加精确的第二时钟源（50 Hz 或 60 Hz）来提高日历的精确度
*利用亚秒级移位特性与外部时钟实现精确同步
*闹钟 A
*闹钟 B
*唤醒中断
*入侵检测
*数字校准电路（周期性计数器调整）
*用于事件保存的时间戳功能（1 个事件）
*20 个备份寄存器（80 字节）。发生入侵检测事件时，将复位备份寄存器
*复用功能输出 (RTC_OUT)
**RTC框图**
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_13_1.png |}}
在STM32F429设备上，RTC_AF1和RTC_AF2备用功能分别地连接到PC13和PI8。
**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，同步预分频器时钟用于更新日历。异步预分频器时钟fCK_APRE=fRTC_CLK/(PREDIV_A+1)，同步预分频器时钟fCK_SPRE=fRTC_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fRTCCLK=fLSE=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：fCK_SPRE=fRTCCLK/{（PREDIV_A+1）*（PREDIV_S+1）}= 32.768/{（127+1）*（255+1）}=1HZ。
**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。
**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。
**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。
**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。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。日期包含的年月日可直接从RTC 日期寄存器 (RTC_DR)中读取。
*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。
==== 四、实验程序 ====
=== 1.主函数 ===
int main(void)
{
RTC_TimeTypeDef sTime;
RTC_DateTypeDef sDate;
int second_bak = 0;
charweekday[7][9]={"Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday","Sunday"};
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_RTC_Init();
MX_USART1_UART_Init();
usart1.initialize(115200); //串口波特设置
usart1.printf("\x0c"); //清屏
usart1.printf("\033[1;32;40m"); //设置终端字体为绿色
usart1.printf(" Hello, I am iCore3L!\r\n");
LED_GREEN_ON;
while (1)
{
HAL_Delay(100);
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
if(second_bak != sTime.Seconds){
usart1.printf("%02d:%02d:%02d”,sTime.Hours,sTime.Minutes, sTime.Seconds);
usart1.printf("20%02d-%02d-%02d:%s\r",sDate.Year,sDate.Month, sDate.Date, weekday[sDate.WeekDay-1]);
second_bak = sTime.Seconds;
}
}
}
===2. RTC初始化 ===
void MX_RTC_Init(void)
{
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
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();
}
if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0) == 0x1234)
{
return;
}
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0,0x1234);
sTime.Hours = 0x9;
sTime.Minutes = 0x45;
sTime.Seconds = 0x0;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_NOVEMBER;
sDate.Date = 0x21;
sDate.Year = 0x20;
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
if (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer(&hrtc, 0, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
*该函数用来初始化RTC配置以及日期和时钟，这里设置时间和日期，分别是通过 HAL_RTC_SetTime函数和 HAL_RTC_SetDate函数来实现。
===3. 设置时间和日期 ===
*主函数中调用设置时间和日期的自定义函数rtc_set_time和rtc_set_date来设置初始时间日期，这两个函数实际就是调用库函数里面的HAL_RTC_SetTime函数和HAL_RTC_SetDate函数来实现的，它们的定义如下：
static int rtc_set_time(unsigned char hour,unsigned char min,unsigned char sec)
{
RTC_TimeTypeDef sTime;
sTime.Hours = hour;
sTime.Minutes = min;
sTime.Seconds = sec;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
{
while(1);
}
return 0;
}
static int rtc_set_date(unsigned char year,unsigned char month,unsigned char date,unsigned char week)
{
RTC_DateTypeDef sDate;
sDate.WeekDay = week;
sDate.Month = month;
sDate.Date = date;
sDate.Year = year;
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
{
while(1);
}
return 0;
}
===4. 获取时间和日期 ===
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)
{
uint32_t datetmpreg = 0U;
assert_param(IS_RTC_FORMAT(Format));
datetmpreg = (uint32_t)(hrtc->Instance->DR & RTC_DR_RESERVED_MASK);
sDate->Year = (uint8_t)((datetmpreg & (RTC_DR_YT | RTC_DR_YU)) >> 16U);
sDate->Month = (uint8_t)((datetmpreg & (RTC_DR_MT | RTC_DR_MU)) >> 8U);
sDate->Date = (uint8_t)(datetmpreg & (RTC_DR_DT | RTC_DR_DU));
sDate->WeekDay = (uint8_t)((datetmpreg & (RTC_DR_WDU)) >> 13U);
if(Format == RTC_FORMAT_BIN)
{
sDate->Year = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sDate->Year);
sDate->Month = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sDate->Month);
sDate->Date = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sDate->Date);
}
return HAL_OK;
}
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)
{
uint32_t tmpreg = 0U;
assert_param(IS_RTC_FORMAT(Format));
sTime->SubSeconds = (uint32_t)(hrtc->Instance->SSR);
sTime->SecondFraction = (uint32_t)(hrtc->Instance->PRER & RTC_PRER_PREDIV_S);
tmpreg = (uint32_t)(hrtc->Instance->TR & RTC_TR_RESERVED_MASK);
sTime->Hours = (uint8_t)((tmpreg & (RTC_TR_HT | RTC_TR_HU)) >> 16U);
sTime->Minutes = (uint8_t)((tmpreg & (RTC_TR_MNT | RTC_TR_MNU)) >> 8U);
sTime->Seconds = (uint8_t)(tmpreg & (RTC_TR_ST | RTC_TR_SU));
sTime->TimeFormat = (uint8_t)((tmpreg & (RTC_TR_PM)) >> 16U);
if(Format == RTC_FORMAT_BIN)
{
/* Convert the time structure parameters to Binary format */
sTime->Hours = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sTime->Hours);
sTime->Minutes = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sTime->Minutes);
sTime->Seconds = (uint8_t)RTC_Bcd2ToByte(sTime->Seconds);
}
return HAL_OK;
}
=== 5. USART1上对应的的GPIO配置 ===
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3; //ARM上的PB3脚为USART1_RX
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15; //ARM上的PA15脚为USART1_TX
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
* 我们所用的国产芯片和STM32CubeMX配置时所选用的STM32F429IGHx芯片功能是相互兼容的，但是实现功能的引脚是不兼容的。STM32F429IGHx芯片上的USART1对应的引脚是PB6和PB7,这两个引脚在国产芯片上由于兼容性问题不能作为实现功能的引脚，但是PB3脚和PA15脚却可以实现我们想要的功能，因此我们需要在Keil MDK 开发环境中修改一下引脚配置。其中ARM上的PB3脚为USART0_RX, ARM上的PA15脚为USART0_TX。
====五、实验步骤====
- 把仿真器与iCore3L的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3L供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore3L上；
- 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
====六、实验现象====
在终端屏幕上可以看到显示的时间和日期，如下图所示。（关于PuTTY软件的使用说明以及端口的选择设置请看本文档最后面所写的附录）
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_13_2.png |}}
===== 附录 =====
1.安装CH340驱动（双击安装，如果已安装忽略此步）
2.iCore3L供电后，打开计算机——属性——设备管理器——端口
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_13_3.png |}}
3.打开PuTTY
{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_13_4.png |}}
4.烧写程序进行验证