STM32单片机RTC实时时钟详解及实战
STM32单片机RTC实时时钟详解及实战
STM32单片机的RTC（实时时钟）模块是嵌入式系统中非常重要的一个组件，它能够提供精确的时间基准，广泛应用于各种需要时间记录和定时控制的场景。本文将详细介绍STM32单片机的RTC模块，包括其基本概念、内部结构、配置方法以及实际应用，适合零基础的读者学习。
一.概要
RTC（Real-Time Clock）是一种用于追踪和记录实际时间的时钟系统。在STM32中，RTC通常用于提供实时时钟和日期信息，例如年、月、日、时、分、秒等。RTC在许多应用中都是重要的，尤其是需要记录事件发生时间的系统，如数据日志、定时器等。
RTC位于系统的后备区域，这意味着在系统复位时，其数据不会清零。此外，即使在电源VDD（2.0-3.6V）断开的情况下，RTC仍可以通过备份电源VBAT（1.8~3.6V）供电，继续运行。
本文介绍了STM32 RTC实时时钟的基本概念，内部结构，以及用内部RTC进行时间计时的例程。
二.RTC基本介绍
实时时钟（Real Time Clock）是一个独立的定时器。RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。
这款MCU的RTC没有硬件万年历功能，是通过RTC库的HAL_RTC_GetTime()函数将秒数转换成日期数据的。RTC模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)处于后备区域，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。
RTC主要特性
可编程的预分频系数：分频系数最高为220。
● 32位的可编程计数器，可用于较长时间段的测量。
● 2个分离的时钟：用于APB1接口的PCLK1和RTC时钟(RTC时钟的频率必须小于PCLK1时钟频率的四分之一以上)。
● 可以选择以下三种RTC的时钟源：
─ HSE时钟除以128。
─ LSE振荡器时钟，这个是最常用的时钟源。
─ LSI振荡器时钟。
● 2个独立的复位类型：
─ APB1接口由系统复位；
─ RTC核心(预分频器、闹钟、计数器和分频器)只能由后备域复位。
● 3个专门的可屏蔽中断：
─ 闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。
─ 秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号(最长可达1秒)。
─ 溢出中断，指示内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。
三.STM32单片机RTC内部结构图
RTC内部结构图如下
灰色区域是后备区域，这些电路在主电源掉电后，可以使用备用电池维持工作，所以这里是RTC的主要部分。
RTCCLK进来，需要首先经过RTC预分频器进行分频，时钟信号提供给32位寄存器RTC_CNT，就是计时最核心的部分，RTC_CNT寄存器用来存放计数器的计数值，对RTC_CNT进行读操作时，直接返回计数器内的计数值(系统时间)。
RTC_CNT一个 32 位的时钟计数器，按秒钟计算，可以记 录 4294967296 秒，约合 136 年左右，STM32F103C8T6通过RTC库的HAL_RTC_GetTime()(小时、分钟、秒)和HAL_RTC_GetDate()(年、月、日和星期)把RTC_CNT转换成日历值。
四.CubeMX配置一个RTC走秒例程
STLINK接STM32F103C8T6小系统板，STLINK接电脑USB口。
打开STM32CubeMX软件,新建工程
Part Number处输入STM32F103C8，再双击就创建新的工程
配置下载口引脚
配置外部晶振引脚,配置外部低频晶振引脚
配置RTC使能
配置系统主频
配置RTC时钟为外部32.768K
配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式
生成工程
用Keil5打开工程
添加代码
uint8_t aShowTime[16] = "hh:ms:ss";//定义时分秒
uint8_t aShowDate[16] = "dd-mm-yyyy";//定义年月日
//获取日期，时间，
static void RTC_CalendarShow(uint8_t *showtime, uint8_t *showdate)
{
RTC_DateTypeDef sdatestructureget;
RTC_TimeTypeDef stimestructureget;
/* Get the RTC current Time */
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &stimestructureget, RTC_FORMAT_BIN);
/* Get the RTC current Date */
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sdatestructureget, RTC_FORMAT_BIN);
// /* Display time Format : hh:mm:ss */
sprintf((char *)showtime, "%2d:%2d:%2d", stimestructureget.Hours, stimestructureget.Minutes, stimestructureget.Seconds);
// /* Display date Format : mm-dd-yy */
sprintf((char *)showdate, "%2d-%2d-%2d", sdatestructureget.Month, sdatestructureget.Date, 2000 + sdatestructureget.Year);
}
/* USER CODE END 0 */
/**
* @brief The application entry point.
* @retval int
*/
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_RTC_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
RTC_CalendarShow(aShowTime, aShowDate);//读取时间，日期保存到数组
}
/* USER CODE END 3 */
}
void MX_RTC_Init(void)
{
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef DateToUpdate = {0};
/** Initialize RTC Only
*/
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND;
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_ALARM;
if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
/* USER CODE END Check_RTC_BKUP */
/** Initialize RTC and set the Time and Date
*/
sTime.Hours = 0x0;
sTime.Minutes = 0x0;
sTime.Seconds = 0x0;
if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
DateToUpdate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
DateToUpdate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
DateToUpdate.Date = 0x1;
DateToUpdate.Year = 0x21;//设置初始时间是21年1月1日
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &DateToUpdate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
实验效果
查看aShowTime数组，能看到时间会一秒一秒走
五.CubeMX工程源代码下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1w_undAclM4IKjJPA4NusWg
提取码：pw02
如果链接失效，可以联系博主给最新链接
程序下载下来之后解压就行
六.小结
RTC 可以为嵌入式系统提供精确的时间基准，用于各种定时任务和事件。RTC 可以用于智能家居设备中的时间控制，如智能门锁、智能照明等。