STM32處理器 RTC分析

前言：
1.博客基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6和標(biāo)準(zhǔn)3.5.0庫(kù)；
2.如有不足之處，還請(qǐng)多多指教

一 RTC是什么？
1. 從結(jié)構(gòu)上講就是一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器；
2. 從功能上來(lái)說(shuō)就是為系統(tǒng)提供系統(tǒng)掉電不復(fù)位的日歷時(shí)間；

RTC分為兩個(gè)完全能獨(dú)立的部分：1. APB1接口；2. RTC核心；
功能：
（1）APB1總線連接APB1接口并負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)APB1接口，接口內(nèi)部包含一組16位寄存器，可以通過(guò)APB1總線對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
（2）RTC核心由RTC20位預(yù)分頻模塊和32位可編程計(jì)數(shù)器模塊組成；
Ⅰ RTC預(yù)分頻模塊包含一個(gè)20位的可編程分頻器RTC_DIV。預(yù)分頻模塊為32位計(jì)數(shù)器模塊提供時(shí)基單元，這個(gè)很重要；預(yù)分頻器內(nèi)的是一遞變（遞減）的值，當(dāng)遞減結(jié)束時(shí)如果開(kāi)啟相應(yīng)的中斷，將會(huì)觸發(fā)中斷，并且RTC_PRL重裝載寄存器將會(huì)將之前寫(xiě)入的分頻值再次裝載到預(yù)分頻器；
Ⅱ 計(jì)數(shù)器（RTC_CNT）概念很好理解，當(dāng)時(shí)基單元是1S時(shí)，計(jì)數(shù)器可以記錄136年左右的時(shí)間，夠用了；若配置并使能了RTC_ALR（鬧鐘寄存器），當(dāng)RTC_CNT的值與其相等時(shí)，將會(huì)觸發(fā)鬧鐘中斷；

二 RTC的時(shí)鐘源的選擇

（1）從圖片中可以看出有三個(gè)時(shí)鐘源：
1. HSE的128分頻
2. LSE （用的最多）
3. LSI

三 相關(guān)寄存器
（1）備份域控制寄存器RCC_BDCR

LSEON，LSEBYP，RTCSEL和RTCEN位都處于備份域，這些位在復(fù)位后處于寫(xiě)保護(hù)的狀態(tài)，只有在電源控制寄存器PWR_CR中的DBP位置1后才能對(duì)這些位進(jìn)行改動(dòng)；
RTCEN：RTC時(shí)鐘使能位；0:RTC關(guān)閉；1:RTC開(kāi)啟
RTCSEL[1:0]：RTC時(shí)鐘源選擇 00:無(wú)時(shí)鐘，01:LSE振蕩器（用的最多），10:LSI振蕩器，11:HSE振蕩器/128
LSEBYP：外部低速時(shí)鐘振蕩器旁路（旁路可以理解為開(kāi)關(guān)，被旁路既是被關(guān)閉）；0:LSE時(shí)鐘未被旁路（關(guān)閉）；1:LSE時(shí)鐘被旁路（關(guān)閉）；
LSEON：外部低速振蕩器使能；0:外部32KHz振蕩器關(guān)閉；1:外部32KHz振蕩器開(kāi)啟；

（2）控制寄存器（高位）RTC_CRH

RTC_CRH是用來(lái)控制RTC的相關(guān)中斷的
OWIE：允許溢出中斷位； 0：屏蔽RTC_CNT溢出中斷；1：使能RTC_CNT溢出中斷；
ALRIE：允許鬧鐘中斷； 0：屏蔽鬧鐘中斷；1：使能鬧鐘中斷；
SECIE：允許秒中斷； 0：屏蔽秒中斷；1：使能秒中斷；

（3）控制寄存器（低位）RTC_CRL(重要)

RTOFF（只讀）：RTC操作； 0:上次對(duì)RTC寄存器的寫(xiě)操作仍在進(jìn)行；1:上次對(duì)RTC寄存器的寫(xiě)操作已經(jīng)完成；對(duì)RTC寄存器操作時(shí)，必須要完成一次寫(xiě)操作之后(RTOFF=1)才能進(jìn)行下次寫(xiě)操作
CNF：配置標(biāo)志(重要)；在對(duì)ALR，DIV，CNT寄存器配置之前，必須先配置該位軟件寫(xiě)1:進(jìn)入如配置模式，對(duì)CNT,ALR,PRL進(jìn)行賦值；0:退出配置模式（開(kāi)始更新RTC寄存器）；
RSF：寄存器同步標(biāo)志；0：寄存器尚未同步；1：寄存器已經(jīng)同步；
每當(dāng)RTC_CNT和RTC_DIV由軟件更新或清0時(shí)，此位由硬件置1；應(yīng)用程序必須等待這位被硬件置1，以確保CNT，ALR，PRL已經(jīng)被同步；
在APB1復(fù)位或APB1時(shí)鐘停止后，此位必須由軟件清0；
重要：由于APB1接口和RTC核心完全獨(dú)立，處理器在復(fù)位，睡眠，停機(jī)環(huán)境下是繼續(xù)工作的，但APB1接口停止了工作所以這里就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題是：當(dāng)處理器從復(fù)位睡眠停機(jī)情況下恢復(fù)過(guò)來(lái)的前一段時(shí)間，APB1接口和RTC核心還沒(méi)有完成同步工作；此時(shí)不能讀取RTC的值，不能對(duì)CRH/CRL進(jìn)行配置，要等RSF=1后，才可以對(duì)RTC的值進(jìn)行讀??；

OWF：溢出標(biāo)志； 0：CNT無(wú)溢出； 1：CNT溢出；
ALRF：鬧鐘標(biāo)志： 0：CNT≠ALR，沒(méi)有產(chǎn)生鬧鐘； 1：CNT≥ALR,鬧鐘產(chǎn)生；
SECF：秒標(biāo)志； 0：RTC_DIV沒(méi)有溢出；1：RTC_DIV溢出；

（4）RTC預(yù)分頻裝載寄存器RTC_PRLH（高）和RTC_PRLL（低）


這是兩個(gè)寄存器（唉！搞不懂為什么要整兩個(gè)，可能為后期分頻系數(shù)增大做準(zhǔn)備把）
分頻公式為： Ftr_clk = Frtcclk/[19:0]+1
比如我們最常用的Frtc_clk = 32.768KHz ，（[19：0]+1）=32768 ，代入得Ftr_clk = 1Hz = 1S;

（5）RTC預(yù)分頻器余數(shù)寄存器RTC_DIVH（高）和RTC_DIVL（低）

（6）備份寄存器BKP
和其他寄存器不同，備份寄存器包含42個(gè)16位的寄存器（共84字節(jié)，中小容量STM芯片存儲(chǔ)空間為20字節(jié) ）；
功能：
1. 侵入檢測(cè)；2. RTC校準(zhǔn)；3. （常用）用BKP來(lái)存儲(chǔ)RTC的校驗(yàn)值或者記錄些重要的數(shù)據(jù)，但是這里不要誤理解為是EEPROM，功能類(lèi)似，但是這個(gè)所在備份區(qū)域一旦完全掉電，就GG了；
特性：(重要)
1. BKP處于備份域，當(dāng)Vdd掉電時(shí)，仍然有Vbat來(lái)供電。
2. 在系統(tǒng)待機(jī)喚醒，系統(tǒng)復(fù)位，掉電復(fù)位時(shí)，備份域內(nèi)的數(shù)據(jù)將不會(huì)被復(fù)位，但一旦這些情況出現(xiàn)，備份域和RTC都不能被訪問(wèn)了，這是為了保護(hù)這些情況發(fā)生時(shí)備份域和RTC的值不會(huì)被改變；這時(shí)需要下面操作才能繼續(xù)訪問(wèn)：
Ⅰ 配置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN位和BKPEN位來(lái)打開(kāi)電源和后備接口電源；
Ⅱ 電源控制寄存器PWR_CR的DBP位來(lái)使能對(duì)后備寄存器和RTC的訪問(wèn)；

四 編程步驟
（1）使能電源時(shí)鐘和備份區(qū)域時(shí)鐘；
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR " RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
在上面解釋備份寄存器中講到的特性“Ⅰ”可以找到解釋?zhuān)?/p>

（2）取消備份區(qū)寫(xiě)保護(hù)；
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
對(duì)備份區(qū)域?qū)懭氡Ｗo(hù)是在每次復(fù)位后被使能，即復(fù)位后不能向備份區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)或修改寄存器，RTC核心的屬于備份區(qū)域，在進(jìn)行時(shí)鐘初始化的時(shí)候，不能對(duì)其寫(xiě)入數(shù)據(jù)是不合理的，所以必須要取消備份區(qū)寫(xiě)保護(hù)；在上面解釋備份寄存器中講到的特性“Ⅱ”可以找到解釋?zhuān)?/p>

（3）復(fù)位備份區(qū)；
BKP_DeInit();
在取消對(duì)備份區(qū)域的寫(xiě)保護(hù)完成后，備份區(qū)域可能還存在以前設(shè)置過(guò)的一些數(shù)據(jù)和配置；因?yàn)橐匦屡渲?，所以這里要初始化一下；

（4）開(kāi)啟外部低速振蕩器
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //配置RCC_BDCR的LSEON位，開(kāi)啟RTC常用的時(shí)鐘源:LSE ；
特別注意：這個(gè)函數(shù)執(zhí)行完畢后不能急著執(zhí)行其他操作，因?yàn)槭且獑?dòng)外部晶振，所以需要一些時(shí)間；如果啟動(dòng)完成，備份域控制寄存器RCC_BDCR的LSERDY位將會(huì)被硬件置1；

（5）配置并使能RTC時(shí)鐘源
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //配置RCC_BDCR的RTCSEL[1:0]位，三個(gè)時(shí)鐘源，LSE最常用；
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //配置RCC_BDCR的RTCEN位，啟動(dòng)RTC時(shí)鐘
**特別注意：**RTC時(shí)鐘源開(kāi)啟之后，需要等到時(shí)鐘源RTC_CNT,ALR,PRL三個(gè)寄存器同步了，才能對(duì)RTC進(jìn)行操作；
所以這里要等待一下：
RTC_WaitForSynchro(); //檢測(cè)RTC_CRL的RSF位，知道同步完成，結(jié)束函數(shù)；

（6）配置RTC核心：分頻和時(shí)鐘；
Ⅰ RTC_EnterConfigMode(); //配置RTC_CRL的CNF位,允許配置
Ⅱ RTC_SetPrescaler( u32 ); //設(shè)置分頻數(shù) 通常為32767
RTC_WaitForLastTask(); //等待分頻數(shù)配置完成
Ⅲ RTC_Set(2009,12,2,10,0,55); //這個(gè)函數(shù)是自己寫(xiě)的；
Ⅳ RTC_ExitConfigMode(); //配置RTC_CRL的CNF位,禁止配置

（7）向備份區(qū)域?qū)懭胪瓿蓵r(shí)鐘配置的信息；
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0x5050);
//有寫(xiě)入函數(shù)必然會(huì)有讀函數(shù)，關(guān)于這個(gè)應(yīng)用的解釋可以在上面的備份寄存器中找到解釋?zhuān)?/p>

補(bǔ)充：以上程序步驟中如果還要添加鬧鐘中斷，秒中斷，溢出中斷，均可以添加；

下面為原子例程：

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;}