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icore3l_arm_13
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版本 日期 作者 修改内容
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 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。 3.配置RCC,使用外部时钟源 4.时基源选择SysTick 5.将LED对应的三个引脚PH14以及PI3和PI4设置为GPIO_Output 6.引脚模式配置 7.配置RTC 8.设置串口

  • 在NVIC Settings一栏使能接收中断

9.时钟源设置 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。 11.点击Code Generator,进行进一步配置

  • 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 创建成功,打开工程。



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

  1. 了解STM32 RTC结构
  2. 了解STM32 RTC特征
  3. 掌握RTC的使用方法
  4. 掌握STM32 HAL库中RTC属性的配置方法
  5. 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 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

  1. 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);
  2. 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连,为iCore3L供电;
  3. 打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程;
  4. 烧写程序到iCore3L上;
  5. 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)

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 3.打开PuTTY 4.烧写程序进行验证

icore3l_arm_13.txt · 最后更改: 2022/03/19 11:00 由 sean