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版本 | 日期 | 作者 | 修改内容 |
V1.0 | 2020-07-31 | gingko | 初次建立 |
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
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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
1、STM32F407 RTC时钟简介
STM32F407的实时时钟(RTC)相对于STM32F1来说,改进了不少,带了日历功能了,STM32F767的RTC,是一个独立的BCD定时器/计数器。RTC提供一个日历时钟(包含年月日时分秒信息)、两个可编程闹钟(ALARMA和ALARMB)中断,以及一个具有中断功能的周期性可编程唤醒标志。RTC还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。
两个32位寄存器(TR和DR)包含二进码十进数格式(BCD)的秒、分钟、小时(12或24小时制)、星期、日期、月份和年份。此外,还可提供二进制格式的亚秒值。
STM32F407的RTC可以自动将月份的天数补偿为28、29(闰年)、30和31天。并且还可以进行夏令时补偿。
RTC模块和时钟配置是在后备区域,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,只要后备区域供电正常,那么RTC将可以一直运行。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。
2、RTC主要特性
RTC单元的主要特性如下:
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。
具有中断功能的可编程闹钟。可通过任意日历字段的组合触发闹钟。
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(50Hz或60Hz)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。
数字校准电路(周期性计数器调整):精度为0.95ppm,在数秒钟的校准窗口中获得。
用于事件保存的时间戳功能。
带可配置过滤器和内部上拉的入侵检测事件。
可屏蔽中断/事件:
–闹钟A
–闹钟B
–唤醒中断
–时间戳
–入侵检测
32备份寄存器。
3、RTC框图
4、时钟和分频
首先,我们看STM32F407的RTC时钟分频。STM32F407的RTC时钟(RTCCLK)通过时钟控制器,可以从LSE时钟、LSI时钟以及HSE时钟三者中选择(通过RCC_BDCR寄存器选择)。一般我们选择LSE,即外部32.768Khz晶振作为时钟源(RTCCLK),而RTC时钟核心,要求提供1Hz的时钟,所以,我们要设置RTC的可编程预分配器。STM32F407的可编程预分配器(RTC_PRER)分为2个部分:
RTC框图中,ck_spre的时钟可由如下计算公式计算:
Fck_spre=Frtcclk/[(PREDIV_S+1)*(PREDIV_A+1)]
其中,Fck_spre即可用于更新日历时间等信息。PREDIV_A和PREDIV_S为RTC的异步和同步分频器。且推荐设置7位异步预分频器(PREDIV_A)的值较大,以最大程度降低功耗。
5、日历时间(RTC_TR)和日期(RTC_DR)寄存器
STM32F407的RTC日历时间(RTC_TR)和日期(RTC_DR)寄存器,用于存储时间和日期(也可以用于设置时间和日期),可以通过与PCLK1(APB1时钟)同步的影子寄存器来访问,这些时间和日期寄存器也可以直接访问,这样可避免等待同步的持续时间。
每隔2个RTCCLK周期,当前日历值便会复制到影子寄存器,并置位RTC_ISR寄存器的RSF位。我们可以读取RTC_TR和RTC_DR来得到当前时间和日期信息,不过需要注意的是:时间和日期都是以BCD码的格式存储的,读出来要转换一下,才可以得到十进制的数据。
6、可编程闹钟
7、周期性自动唤醒
STM32F407的RTC不带秒钟中断,但是多了一个周期性自动唤醒功能。周期性唤醒功能,由一个16位可编程自动重载递减计数器(RTC_WUTR)生成,可用于周期性中断/唤醒。
我们可以通过RTC_CR寄存器中的WUTE位设置使能此唤醒功能。唤醒定时器的时钟输入可以是:2、4、8或16分频的RTC时钟(RTCCLK),也可以是ck_spre时钟(一般为1Hz)。
本实验中,通过软件对RTC计数器进行相关的配置,可以提供时钟功能,通过修改计时器的值可以调整时钟。最终通过串口在终端显示时间。
四、 实验程序
1、主函数
int main(void)
{
RTC_TimeTypeDef sTime;
RTC_DateTypeDef sDate;
int second_bak = 0;
HAL_Init();
SystemClock_Config(); //配置系统时钟
MX_GPIO_Init(); //初始化所有已配置的外围设备
MX_RTC_Init();
MX_UART4_Init();
uart4.printf("\x0c"); //清屏
uart4.printf("\033[1;32;40m");//字体终端设置为绿色
uart4.printf("\r\n\r\nhello! I am iCore3!\r\n\r\n\r\n");
//在串口终端打印“Hello! I am iCore3”
LED_GREEN_ON; //绿灯亮
while (1)
{
HAL_Delay (100);
HAL_RTC_GetTime (&hrtc,&sTime,RTC_FORMAT_BIN); //读取RTC日期和时间
HAL_RTC_GetDate (&hrtc,&sDate,RTC_FORMAT_BIN);
if(second_bak != sTime.Seconds){
//当秒数据与备份不一致时,像终端打印时间/日期
uart4.printf(" %02d:%02d:%02d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
uart4.printf("20%02d-%02d-%02d\r",sDate.Year,sDate.Month,sDate.Date);
second_bak = sTime.Seconds; //秒数据备份
}
}
}
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;//RTC异步分频系数
hrtc.Init.SynchPrediv = 255; //RTC同步分频系数
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH; //输出信号的极性
hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN; //RTC输出引脚模式
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) //初始化RTC外设
{
Error_Handler();
} //判断读到的备份寄存器的值与写入的值是否一致
if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0) != 0x32F2){ //设置RTC初始日期和时间
sTime.Hours = 0x17; //小时
sTime.Minutes = 0x30;//分钟
sTime.Seconds = 0x30;//秒
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_THURSDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
sDate.Date = 0x15;
sDate.Year = 0x20;
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}//向备份寄存器中写入数值
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR0,0x32F2);
}
if (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer(&hrtc,0,RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16)!= HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
3、获取时间
HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc,RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)
{
uint32_t tmpreg = 0U;
/* 检查参数 */
assert_param(IS_RTC_FORMAT(Format));
/* 从对应的寄存器中获取亚秒值 */
sTime->SubSeconds = (uint32_t)(hrtc->Instance->SSR);
/*从相应的寄存器字段中获取SecondFraction 结构字段*/
sTime->SecondFraction = (uint32_t)(hrtc->Instance->PRER & RTC_PRER_PREDIV_S);
/* 获取TR寄存器 */
tmpreg = (uint32_t)(hrtc->Instance->TR & RTC_TR_RESERVED_MASK);
/* 用读取的参数填充结构字段 */
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);
/* 检查输入参数格式 */
if(Format == RTC_FORMAT_BIN)
{
/* 将时间结构参数转换为二进制格式 */
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;
}
五、 实验步骤
1.把仿真器与iCore3的SWD调试口相连(直接相连或者通过转接器相连);
2.把iCore3通过Micro USB线与计算机相连,为iCore3供电;
3.打开putty软件,从设备管理器内查看端口号,设置波特率为115200;
六、 实验现象