STM32处理器 RTC分析

前言：
1.博客基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6和标准3.5.0库；
2.如有不足之处，还请多多指教

一 RTC是什么？
1. 从结构上讲就是一个独立的定时器；
2. 从功能上来说就是为系统提供系统掉电不复位的日历时间；

RTC分为两个完全能独立的部分：1. APB1接口；2. RTC核心；
功能：
（1）APB1总线连接APB1接口并负责驱动APB1接口，接口内部包含一组16位寄存器，可以通过APB1总线对其进行读写操作。
（2）RTC核心由RTC20位预分频模块和32位可编程计数器模块组成；
Ⅰ RTC预分频模块包含一个20位的可编程分频器RTC_DIV。预分频模块为32位计数器模块提供时基单元，这个很重要；预分频器内的是一递变（递减）的值，当递减结束时如果开启相应的中断，将会触发中断，并且RTC_PRL重装载寄存器将会将之前写入的分频值再次装载到预分频器；
Ⅱ 计数器（RTC_CNT）概念很好理解，当时基单元是1S时，计数器可以记录136年左右的时间，够用了；若配置并使能了RTC_ALR（闹钟寄存器），当RTC_CNT的值与其相等时，将会触发闹钟中断；

二 RTC的时钟源的选择

（1）从图片中可以看出有三个时钟源：
1. HSE的128分频
2. LSE （用的最多）
3. LSI

三 相关寄存器
（1）备份域控制寄存器RCC_BDCR

LSEON，LSEBYP，RTCSEL和RTCEN位都处于备份域，这些位在复位后处于写保护的状态，只有在电源控制寄存器PWR_CR中的DBP位置1后才能对这些位进行改动；
RTCEN：RTC时钟使能位；0:RTC关闭；1:RTC开启
RTCSEL[1:0]：RTC时钟源选择 00:无时钟，01:LSE振荡器（用的最多），10:LSI振荡器，11:HSE振荡器/128
LSEBYP：外部低速时钟振荡器旁路（旁路可以理解为开关，被旁路既是被关闭）；0:LSE时钟未被旁路（关闭）；1:LSE时钟被旁路（关闭）；
LSEON：外部低速振荡器使能；0:外部32KHz振荡器关闭；1:外部32KHz振荡器开启；

（2）控制寄存器（高位）RTC_CRH

RTC_CRH是用来控制RTC的相关中断的
OWIE：允许溢出中断位； 0：屏蔽RTC_CNT溢出中断；1：使能RTC_CNT溢出中断；
ALRIE：允许闹钟中断； 0：屏蔽闹钟中断；1：使能闹钟中断；
SECIE：允许秒中断； 0：屏蔽秒中断；1：使能秒中断；

（3）控制寄存器（低位）RTC_CRL(重要)

RTOFF（只读）：RTC操作； 0:上次对RTC寄存器的写操作仍在进行；1:上次对RTC寄存器的写操作已经完成；对RTC寄存器操作时，必须要完成一次写操作之后(RTOFF=1)才能进行下次写操作
CNF：配置标志(重要)；在对ALR，DIV，CNT寄存器配置之前，必须先配置该位软件写1:进入如配置模式，对CNT,ALR,PRL进行赋值；0:退出配置模式（开始更新RTC寄存器）；
RSF：寄存器同步标志；0：寄存器尚未同步；1：寄存器已经同步；
每当RTC_CNT和RTC_DIV由软件更新或清0时，此位由硬件置1；应用程序必须等待这位被硬件置1，以确保CNT，ALR，PRL已经被同步；
在APB1复位或APB1时钟停止后，此位必须由软件清0；
重要：由于APB1接口和RTC核心完全独立，处理器在复位，睡眠，停机环境下是继续工作的，但APB1接口停止了工作所以这里就出现了一个问题是：当处理器从复位睡眠停机情况下恢复过来的前一段时间，APB1接口和RTC核心还没有完成同步工作；此时不能读取RTC的值，不能对CRH/CRL进行配置，要等RSF=1后，才可以对RTC的值进行读取；

OWF：溢出标志； 0：CNT无溢出； 1：CNT溢出；
ALRF：闹钟标志： 0：CNT≠ALR，没有产生闹钟； 1：CNT≥ALR,闹钟产生；
SECF：秒标志； 0：RTC_DIV没有溢出；1：RTC_DIV溢出；

（4）RTC预分频装载寄存器RTC_PRLH（高）和RTC_PRLL（低）


这是两个寄存器（唉！搞不懂为什么要整两个，可能为后期分频系数增大做准备把）
分频公式为： Ftr_clk = Frtcclk/[19:0]+1
比如我们最常用的Frtc_clk = 32.768KHz ，（[19：0]+1）=32768 ，代入得Ftr_clk = 1Hz = 1S;

（5）RTC预分频器余数寄存器RTC_DIVH（高）和RTC_DIVL（低）

（6）备份寄存器BKP
和其他寄存器不同，备份寄存器包含42个16位的寄存器（共84字节，中小容量STM芯片存储空间为20字节 ）；
功能：
1. 侵入检测；2. RTC校准；3. （常用）用BKP来存储RTC的校验值或者记录些重要的数据，但是这里不要误理解为是EEPROM，功能类似，但是这个所在备份区域一旦完全掉电，就GG了；
特性：(重要)
1. BKP处于备份域，当Vdd掉电时，仍然有Vbat来供电。
2. 在系统待机唤醒，系统复位，掉电复位时，备份域内的数据将不会被复位，但一旦这些情况出现，备份域和RTC都不能被访问了，这是为了保护这些情况发生时备份域和RTC的值不会被改变；这时需要下面操作才能继续访问：
Ⅰ 配置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN位和BKPEN位来打开电源和后备接口电源；
Ⅱ 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；

四 编程步骤
（1）使能电源时钟和备份区域时钟；
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR " RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
在上面解释备份寄存器中讲到的特性“Ⅰ”可以找到解释；

（2）取消备份区写保护；
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
对备份区域写入保护是在每次复位后被使能，即复位后不能向备份区域写入数据或修改寄存器，RTC核心的属于备份区域，在进行时钟初始化的时候，不能对其写入数据是不合理的，所以必须要取消备份区写保护；在上面解释备份寄存器中讲到的特性“Ⅱ”可以找到解释；

（3）复位备份区；
BKP_DeInit();
在取消对备份区域的写保护完成后，备份区域可能还存在以前设置过的一些数据和配置；因为要重新配置，所以这里要初始化一下；

（4）开启外部低速振荡器
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //配置RCC_BDCR的LSEON位，开启RTC常用的时钟源:LSE ；
特别注意：这个函数执行完毕后不能急着执行其他操作，因为是要启动外部晶振，所以需要一些时间；如果启动完成，备份域控制寄存器RCC_BDCR的LSERDY位将会被硬件置1；

（5）配置并使能RTC时钟源
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //配置RCC_BDCR的RTCSEL[1:0]位，三个时钟源，LSE最常用；
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //配置RCC_BDCR的RTCEN位，启动RTC时钟
**特别注意：**RTC时钟源开启之后，需要等到时钟源RTC_CNT,ALR,PRL三个寄存器同步了，才能对RTC进行操作；
所以这里要等待一下：
RTC_WaitForSynchro(); //检测RTC_CRL的RSF位，知道同步完成，结束函数；

（6）配置RTC核心：分频和时钟；
Ⅰ RTC_EnterConfigMode(); //配置RTC_CRL的CNF位,允许配置
Ⅱ RTC_SetPrescaler( u32 ); //设置分频数 通常为32767
RTC_WaitForLastTask(); //等待分频数配置完成
Ⅲ RTC_Set(2009,12,2,10,0,55); //这个函数是自己写的；
Ⅳ RTC_ExitConfigMode(); //配置RTC_CRL的CNF位,禁止配置

（7）向备份区域写入完成时钟配置的信息；
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0x5050);
//有写入函数必然会有读函数，关于这个应用的解释可以在上面的备份寄存器中找到解释；

补充：以上程序步骤中如果还要添加闹钟中断，秒中断，溢出中断，均可以添加；

下面为原子例程：

u8RTC_Init(void){u8temp=0;if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1)!=0x5050){RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);BKP_DeInit();RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY)==RESET&&temp<250){temp++;delay_ms(10);}if(temp>=250)return1;RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);RTC_WaitForLastTask();RTC_WaitForSynchro();RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC,ENABLE);RTC_WaitForLastTask();RTC_EnterConfigMode();RTC_SetPrescaler(32767);RTC_WaitForLastTask();RTC_Set(2009,12,2,10,0,55);RTC_ExitConfigMode();BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0x5050);}else{RTC_WaitForLastTask();RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC,ENABLE);RTC_WaitForLastTask();}RTC_NVIC_Config();RTC_Get();return0;}