RTC時鐘講解（一）

什么是RTC
RTC (Real Time Clock)：實時時鐘

RTC是個獨立的定時器。RTC模塊擁有一個連續(xù)計數(shù)的計數(shù)器，在相應(yīng)的軟件配置下，可以提供時鐘日歷的功能。修改計數(shù)器的值可以重新設(shè)置當(dāng)前時間和日期 RTC還包含用于管理低功耗模式的自動喚醒單元。

在斷電情況下 RTC仍可以獨立運行 只要芯片的備用電源一直供電,RTC上的時間會一直走。

RTC實質(zhì)是一個掉電后還繼續(xù)運行的定時器,從定時器的角度來看,相對于通用定時器TIM外設(shè),它的功能十分簡單,只有計時功能(也可以觸發(fā)中斷)。但其高級指出也就在于掉電之后還可以正常運行。

兩個 32 位寄存器包含二進(jìn)碼十進(jìn)數(shù)格式 (BCD) 的秒、分鐘、小時（ 12 或 24 小時制）、星期幾、日期、月份和年份。此外，還可提供二進(jìn)制格式的亞秒值。系統(tǒng)可以自動將月份的天數(shù)補償為 28、29（閏年）、30 和 31 天。

上電復(fù)位后，所有RTC寄存器都會受到保護(hù)，以防止可能的非正常寫訪問。

無論器件狀態(tài)如何（運行模式、低功耗模式或處于復(fù)位狀態(tài)），只要電源電壓保持在工作范圍內(nèi)，RTC使不會停止工作。

RCT特征：
● 可編程的預(yù)分頻系數(shù)：分頻系數(shù)高為220。
● 32位的可編程計數(shù)器，可用于較長時間段的測量。
● 2個分離的時鐘：用于APB1接口的PCLK1和RTC時鐘(RTC時鐘的頻率必須小于PCLK1時鐘 頻率的四分之一以上)。
● 可以選擇以下三種RTC的時鐘源：
● HSE時鐘除以128；
● LSE振蕩器時鐘；
● LSI振蕩器時鐘

● 2個獨立的復(fù)位類型：
● APB1接口由系統(tǒng)復(fù)位；
● RTC核心(預(yù)分頻器、鬧鐘、計數(shù)器和分頻器)只能由后備域復(fù)位

● 3個專門的可屏蔽中斷：
● 1.鬧鐘中斷，用來產(chǎn)生一個軟件可編程的鬧鐘中斷。

● 2.秒中斷，用來產(chǎn)生一個可編程的周期性中斷信號(長可達(dá)1秒)。

● 3.溢出中斷，指示內(nèi)部可編程計數(shù)器溢出并回轉(zhuǎn)為0的狀態(tài)。

RTC時鐘源：
三種不同的時鐘源可被用來驅(qū)動系統(tǒng)時鐘(SYSCLK)：

● HSI振蕩器時鐘
● HSE振蕩器時鐘
● PLL時鐘

這些設(shè)備有以下2種二級時鐘源：

● 40kHz低速內(nèi)部RC，可以用于驅(qū)動獨立看門狗和通過程序選擇驅(qū)動RTC。 RTC用于從停機(jī)/待機(jī)模式下自動喚醒系統(tǒng)。
● 32.768kHz低速外部晶體也可用來通過程序選擇驅(qū)動RTC(RTCCLK)。

RTC原理框圖

RTC時鐘的框圖還是比較簡單的，這里我們把他分成 兩個部分:

APB1 接口：用來和 APB1 總線相連。 此單元還包含一組 16 位寄存器，可通過 APB1 總線對其進(jìn)行讀寫操作。APB1 接口由 APB1 總 線時鐘驅(qū)動，用來與 APB1 總線連接。

通過APB1接口可以訪問RTC的相關(guān)寄存器（預(yù)分頻值，計數(shù)器值，鬧鐘值）。

RTC 核心接口：由一組可編程計數(shù)器組成，分成 兩個主要模塊 。

第一個模塊是 RTC 的 預(yù)分頻模塊，它可編程產(chǎn)生 1 秒的 RTC 時間基準(zhǔn) TR_CLK。RTC 的預(yù)分頻模塊包含了一個 20 位的可編程分頻器(RTC 預(yù)分頻器)。如果在 RTC_CR 寄存器中設(shè)置了相應(yīng)的允許位，則在每個 TR_CLK 周期中 RTC 產(chǎn)生一個中斷(秒中斷)。

第二個模塊是一個 32 位的可編程計數(shù)器 （RTC_CNT），可被初始化為當(dāng)前的系統(tǒng)時間，一個 32 位的時鐘計數(shù)器，按秒鐘計算，可以記 錄 4294967296 秒，約合 136 年左右，作為一般應(yīng)用，這已經(jīng)是足夠了的。

RTC具體流程：
RTCCLK經(jīng)過RTC_DIV預(yù)分頻，RTC_PRL設(shè)置預(yù)分頻系數(shù)，然后得到TR_CLK時鐘信號，我們一般設(shè)置其周期為1s，RTC_CNT計數(shù)器計數(shù)，假如1970設(shè)置為時間起點為0s，通過當(dāng)前時間的秒數(shù)計算得到當(dāng)前的時間。RTC_ALR是設(shè)置鬧鐘時間，RTC_CNT計數(shù)到RTC_ALR就會產(chǎn)生計數(shù)中斷，

RTC_Second為秒中斷，用于刷新時間，
RTC_Overflow是溢出中斷。
RTC Alarm 控制開關(guān)機(jī)
RTC時鐘選擇
使用HSE分頻時鐘或者LSI的時候,在主電源VDD掉電的情況下,這兩個時鐘來源都會受到影響,因此沒法保證RTC正常工作.所以RTC一般都時鐘低速外部時鐘LSE,頻率為實時時鐘模塊中常用的32.768KHz,因為32768 = 2^15,分頻容易實現(xiàn),所以被廣泛應(yīng)用到RTC模塊.(在主電源VDD有效的情況下(待機(jī)),RTC還可以配置鬧鐘事件使STM32退出待機(jī)模式).

RTC復(fù)位過程
除了RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器外，所有的系統(tǒng)寄存器都由系統(tǒng)復(fù)位或電源復(fù)位進(jìn)行異步復(fù)位。
RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器僅能通過備份域復(fù)位信號復(fù)位。

系統(tǒng)復(fù)位后,禁止訪問后備寄存器和RCT,防止對后衛(wèi)區(qū)域(BKP)的意外寫操作

讀RTC寄存器
RTC內(nèi)核完全獨立于APB1接口，軟件通過APB1接口對RTC相關(guān)寄存器訪問。但是相關(guān)寄存器只在RTC APB1時鐘進(jìn)行重新同步的RTC時鐘的上升沿被更新。所以軟件必須先等待寄存器同步標(biāo)志位（RTC_CRL的RSF位）被硬件置1才讀。

配置RTC寄存器
必須設(shè)置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC進(jìn)入配置模式后，才能寫入RTC_PRL、
RTC_CNT、RTC_ALR寄存器。

另外，對RTC任何寄存器的寫操作，都必須在前一次寫操作結(jié)束后進(jìn)行?？梢酝ㄟ^查詢
RTC_CR寄存器中的RTOFF狀態(tài)位，判斷RTC寄存器是否處于更新中。僅當(dāng)RTOFF狀態(tài)位是’1’
時，才可以寫入RTC寄存器。

審核編輯：符乾江