STM32F1xx官方资料：

《STM32中文参考手册V10》-第16章  实时时钟(RTC)

RTC实时时钟

RTC实时时钟简介

实时时钟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。 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。 

BKP备份寄存器简介

备份寄存器是42个16位的寄存器，可用来存储84个字节的用户应用程序数据。他们处在备份域里，当Vdd电源被切断，他们仍然由Vbat维持供电。当系统在待机模式下被唤醒，或系统复位或电源复位时，他们也不会被复位。

此外，BKP控制寄存器用来管理侵入检测和RTC校准功能。在本文中，使用备份寄存器来存储RTC的相关信息（标记时钟是否已经经过了配置）。

复位后，对备份寄存器和RTC的访问被禁止，并且备份域被保护以防止可能存在的意外的写操作。执行以下操作可以使能对备份寄存器和RTC的访问。

通过设置寄存器RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN位来打开电源和后备接口的时钟；

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。

RTC实时时钟的主要特征

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；

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。

RTC工作原理

RTC工作原理框图

由工作框图可以看出，RTC由两部分组成：

APB1接口：用来和APB1总线相连。通过APB1接口可以访问RTC的相关寄存器（预分频值，计数器值，闹钟值）。

RTC核心：由一组可编程计数器组成，分两个主要模块：

RTC预分频模块，它可以编程产生最长1秒的RTC时间基TR_CLK。如果设置了秒中断允许位，可以产生秒中断；

32位的可编程计数器，可被初始化为当前时间。系统时间按TR_CLK周期累加并与存储在RTC_ALR寄存器中的可编程时间相比，当匹配时候如果设置了闹钟中断允许位，可以产生闹钟中断；如果溢出，可以产生溢出中断。

复位过程

除了RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器外，所有的系统寄存器都由系统复位或电源复位进行异步复位。

RTC_PRL、RTC_ALR、RTC_CNT和RTC_DIV寄存器仅能通过备份域复位信号复位。

读RTC寄存器

RTC内核完全独立于APB1接口，软件通过APB1接口对RTC相关寄存器访问。但是相关寄存器只在RTC APB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新。所以软件必须先等待寄存器同步标志位（RTC_CRL的RSF位）被硬件置1才读。

这意味着，如果APB1接口曾经被关闭，而读操作又是在刚刚重新开启APB1之后，则在第一次的内部寄存器更新之前，从APB1上读出的RTC寄存器数值可能被破坏了(通常读到0)。简单地讲，在APB1接口被禁止（复位、无时钟或断电）的情况下，RTC核仍保持运行状态。接着，重新打开APB1接口，此时必须等待RTC_CRL寄存器中的RSF位（寄存器同步标志）被硬件置1，同步之后，读RTC寄存器的值才不会有误。

因此，若在读取RTC寄存器时，RTC的APB1接口曾经处于禁止状态，则软件首先必须等待RTC_CRL寄存器的RSF位被硬件置1。

写RTC寄存器

必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL、RTC_CNT、RTC_ALR寄存器。

另外，对RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行。可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。仅当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器。

RTC相关配置寄存器

RTC控制寄存器高位（RTC_CRH）

作用：配置3个专门的可屏蔽中断（溢出中断、闹钟中断、秒中断）使能。

RTC控制寄存器低位（RTC_CRL）

作用：RTC操作是否完成判断、配置模式判断、寄存器同步判断、3个中断的标志位。

这个寄存器尤其重要（尤其是位5、位4、位3）：

写任何寄存器之前，必须判断上一次写操作已经结束，也就是判断RTOFF位是否置1；

写CNT、ALR、PRL寄存器，必须先配置CNF位进入配置模式，修改完之后，设置CNF位为0退出配置模式；

读任何寄存器，必须先判断RSF位，确定已经同步。

RTC预分频装载寄存器（RTC_PRLH、RTC_PRLL）

作用：配置RTC预分频装载值，这个值是20bit长度。

根据这个寄存器的值可以确定，TR_CLK和RTCCLK之间的关系公式：

fTR_CLK=fRTCCLK/(PRL+1)

如果输入时钟频率是32.768kHz（fRTCCLK，也就是以LSE作为时钟源)，这个寄存器中写入7FFFh（32767）可获得周期为1秒钟的信号。

RTC预分频器余数寄存器（RTC_DIVH、RTC_DIVL）

作用：获得预分频计数器的当前值，也就是从RTC预分频装载寄存器倒数到0之间的一个值（以RTCCLK为时钟）。

RTC计数器寄存器（RTC_CNTH、RTC_CNTL）

作用：存放计数器内的计数值（以TR_CLK为时钟）。

注意：由于RTC预分频器余数寄存器以RTCCLK为时钟，而RTC计数器寄存器以TR_CLK为时钟，而RTCCLK的时钟通常远远大于TR_CLK，所以利用RTC预分频器余数寄存器可以获得更准确的控制。比如，RTC计数器寄存器存储当前时间，精确到秒；但是利用由于RTC预分频器余数寄存器，可以在RTC预分频装载寄存器倒数到0的平均数处停下，从而达到0.5秒的更精确时间。

RTC闹钟寄存器（RTC_ALRH、RTC_ALRL）

作用：当RTC计数器寄存器的值与RTC闹钟寄存器的值相等的时候，触发一个闹钟事件，产生一个闹钟中断。

读写RTC寄存器的步骤

读RTC寄存器

查询RSF位（寄存器同步标志位），直至RSF的值变成1；

对一个或多个RTC寄存器进行读操作。

写RTC寄存器

查询RTOFF位（RTC操作关闭位），直到RTOFF的值变为1 ；

置CNF位（配置标志位）值为1，进入配置模式（仅仅PRL、CNT、ALR寄存器）；

对一个RTC寄存器进行写操作；

清除CNF标志位，退出配置模式（仅仅PRL、CNT、ALR寄存器）；

查询RTOFF，直至RTOFF位变为1以确认写操作已经完成。

也就是说：对寄存器的写操作，无论是设置中断使能等等，每操作一次就需要查询一次RTOFF位。而对于PRL、CNT、ALR寄存器，还需要进入配置模式，这个就没有必要每操作一次就退出配置模式，可以等都配置完成了再退出。

RTC相关配置库函数

2个时钟源操作函数

void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t RCC_RTCCLKSource);

void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);

作用：确定RTC的时钟源，使能RTC时钟（通常选用LSE时钟源）。

3个参数配置函数

void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);

void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);

void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);

作用：配置预分频装载寄存器的值、计数器的值、闹钟配置。

1个中断配置函数

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);

作用：配置RTC中断的选择和使能。

2个配置模式函数

void RTC_EnterConfigMode(void);

void RTC_ExitConfigMode(void);

作用：前者允许RTC配置，后者退出配置模式。

2个同步函数

void RTC_WaitForLastTask(void);

void RTC_WaitForSynchro(void);

作用：前者等待上次操作完成（CRL寄存器的RTOFF位），后者等待时钟同步（CRL寄存器的RSF位）。

4个状态位函数

FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);

void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);

ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);

void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);

作用：前两者获取（或清除）状态标志位，后两者为获取（或清除）中断状态标志位。

其他的相关函数

void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState);

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

void RCC_LSEConfig(uint8_t RCC_LSE);

作用：第一个函数使能BKP后备区域访问使能，第二个函数使能PWR和BKP时钟，第三个函数开启LSE时钟（这里为什么使用这几个函数？是在上文：BKP备份寄存器简介中讲到）。

void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);

uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);

作用：上面的PWR_BackupAccessCmd()函数使能BKP后备区域使能之后，就可以通过这两个函数来读BKP的寄存器，写BKP的寄存器。

RTC一般步骤

使能PWR和BKP时钟。调用函数：RCC_APB1PeriphClockCmd()；

使能后备寄存器访问。调用函数：PWR_BackupAccessCmd()；

配置RTC时钟源，使能RTC时钟。调用函数：RCC_RTCCLKConfig()；RCC_RTCCLKCmd()；

如果使用LSE，要打开LSE：RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON)；

设置RTC预分频系数。调用函数：RTC_SetPrescaler()；

设置时间。调用函数：RTC_SetCounter()；

开启相关中断（如果需要）。调用函数：RTC_ITConfig()；

编写中断服务函数。调用函数：RTC_IRQHandler()；

部分操作要等待写操作完成和同步。调用函数：RTC_WaitForLastTask()；RTC_WaitForSynchro()。

下面按照这个一般步骤来进行一个简单的RTC程序：

//时间结构体

typedef struct 

{

vu8 hour;

vu8 min;

vu8 sec;

//公历日月年周

vu16 w_year;

vu8  w_month;

vu8  w_date;

vu8  week;  

}_calendar_obj;

_calendar_obj calendar;//时钟结构体 

static void RTC_NVIC_Config(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn; //RTC全局中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级1位,从优先级3位

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //先占优先级0位,从优先级4位

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能该通道中断

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器

}

//实时时钟配置

//初始化RTC时钟,同时检测时钟是否工作正常

//BKP->DR1用于保存是否第一次配置的设置

//返回0:正常

//其他:错误代码

u8 RTC_Init(void)

{

//检查是不是第一次配置时钟

u8 temp=0;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟   

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能后备寄存器访问  

if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5050) //从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎

{

BKP_DeInit(); //复位备份区域

RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振

while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&&temp<250) //检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪

{

temp++;

delay_ms(10);

}

if(temp>=250)return 1;//初始化时钟失败,晶振有问题     

RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟    

RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟  

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成

RTC_WaitForSynchro(); //等待RTC寄存器同步  

RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE); //使能RTC秒中断

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成

RTC_EnterConfigMode();/// 允许配置

RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成

RTC_Set(2015,1,14,17,42,55);  //设置时间

RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式  

BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5050); //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据

}

else//系统继续计时

{

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成

RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE); //使能RTC秒中断

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成

}

RTC_NVIC_Config();//RCT中断分组设置          

RTC_Get();//更新时间

return 0; //ok

}     

//RTC时钟中断

//每秒触发一次  

//extern u16 tcnt; 

void RTC_IRQHandler(void)

{  

if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)//秒钟中断

{

RTC_Get();//更新时间   

  }

if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET)//闹钟中断

{

RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR); //清闹钟中断  

  RTC_Get(); //更新时间   

  printf("Alarm Time:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);//输出闹铃时间

  }    

RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW); //清闹钟中断

RTC_WaitForLastTask();            

}

//判断是否是闰年函数

//月份   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12

//闰年   31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

//非闰年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

//输入:年份

//输出:该年份是不是闰年.1,是.0,不是

u8 Is_Leap_Year(u16 year)

{   

if(year%4==0) //必须能被4整除

{ 

if(year%100==0) 

{ 

if(year%400==0)return 1;//如果以00结尾,还要能被400整除    

else return 0;   

}else return 1;   

}else return 0;

}    

//设置时钟

//把输入的时钟转换为秒钟

//以1970年1月1日为基准

//1970~2099年为合法年份

//返回值:0,成功;其他:错误代码.

//月份数据表  

u8 const table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}; //月修正数据表   

//平年的月份日期表

const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)

{

u16 t;

u32 seccount=0;

if(syear

for(t=1970;t

{

if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数

else seccount+=31536000;   //平年的秒钟数

}

smon-=1;

for(t=0;t

{

seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加

if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数    

}

seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加 

seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数

    seccount+=(u32)min*60; //分钟秒钟数

seccount+=sec;//最后的秒钟加上去

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟  

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能RTC和后备寄存器访问 

RTC_SetCounter(seccount); //设置RTC计数器的值

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 

return 0;     

}

//初始化闹钟   

//以1970年1月1日为基准

//1970~2099年为合法年份

//syear,smon,sday,hour,min,sec：闹钟的年月日时分秒   

//返回值:0,成功;其他:错误代码.

u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)

{

u16 t;

u32 seccount=0;

if(syear

for(t=1970;t

{

if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数

else seccount+=31536000;   //平年的秒钟数

}

smon-=1;

for(t=0;t

{

seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加

if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数    

}

seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加 

seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数

    seccount+=(u32)min*60; //分钟秒钟数

seccount+=sec;//最后的秒钟加上去     

//设置时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟   

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能后备寄存器访问  

//上面三步是必须的!

RTC_SetAlarm(seccount);

RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成 

return 0;     

}

//得到当前的时间

//返回值:0,成功;其他:错误代码.

u8 RTC_Get(void)

{

static u16 daycnt=0;

u32 timecount=0; 

u32 temp=0;

u16 temp1=0;   

    timecount=RTC_GetCounter();  

  temp=timecount/86400;   //得到天数(秒钟数对应的)

if(daycnt!=temp)//超过一天了

{   

daycnt=temp;

temp1=1970; //从1970年开始

while(temp>=365)

{  

if(Is_Leap_Year(temp1))//是闰年

{

if(temp>=366)temp-=366;//闰年的秒钟数

else {temp1++;break;}  

}

else temp-=365;   //平年 

temp1++;  

}   

calendar.w_year=temp1;//得到年份

temp1=0;

while(temp>=28)//超过了一个月

{

if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1)//当年是不是闰年/2月份

{

if(temp>=29)temp-=29;//闰年的秒钟数

else break; 

}

else 

{

if(temp>=mon_table[temp1])temp-=mon_table[temp1];//平年

else break;

}

temp1++;  

}

calendar.w_month=temp1+1; //得到月份

calendar.w_date=temp+1;  //得到日期 

}

temp=timecount%86400;      //得到秒钟数       

calendar.hour=temp/3600;      //小时

calendar.min=(temp%3600)/60; //分钟

calendar.sec=(temp%3600)%60; //秒钟

calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);//获取星期   

return 0;

}  

//获得现在是星期几

//功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)

//输入参数：公历年月日 

//返回值：星期号  

u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)

{

u16 temp2;

u8 yearH,yearL;

yearH=year/100; yearL=year%100; 

// 如果为21世纪,年份数加100  

if (yearH>19)yearL+=100;

// 所过闰年数只算1900年之后的  

temp2=yearL+yearL/4;

temp2=temp2%7; 

temp2=temp2+day+table_week[month-1];

if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;

return(temp2%7);

}   

 int main(void)

 {  

  u8 t=0;

delay_init();     //延时函数初始化   

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级

uart_init(115200); //串口初始化为115200

  LED_Init();      //LED端口初始化

LCD_Init();

usmart_dev.init(SystemCoreClock/1000000); //初始化USMART

RTC_Init();   //RTC初始化

POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 

LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");

LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"RTC TEST");

LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2015/1/14");

//显示时间

POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色

LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"    -  -  ");    

LCD_ShowString(60,162,200,16,16,"  :  :  ");     

while(1)

{     

if(t!=calendar.sec)

{

t=calendar.sec;

LCD_ShowNum(60,130,calendar.w_year,4,16);   

LCD_ShowNum(100,130,calendar.w_month,2,16);   

LCD_ShowNum(124,130,calendar.w_date,2,16);  

switch(calendar.week)

{

case 0:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Sunday   ");

break;

case 1:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Monday   ");

break;

case 2:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Tuesday  ");

break;

case 3:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Wednesday");

break;

case 4:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Thursday ");

break;

case 5:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Friday   ");

break;

case 6:

LCD_ShowString(60,148,200,16,16,"Saturday ");

break;  

}

LCD_ShowNum(60,162,calendar.hour,2,16);   

LCD_ShowNum(84,162,calendar.min,2,16);   

LCD_ShowNum(108,162,calendar.sec,2,16);

LED0=!LED0;

}

delay_ms(10);   

};  

 }

STM32控制程序分析

RTC_Init()函数：RTC初始化函数。

按照之前的RTC一般步骤初始化RTC函数，这里需要注意的是，为了区分是否是第一次执行RTC_Init()函数，这里使用了一个flag（向BKP_DR1寄存器写入0x5050，当然写入其他的数字也都是可以的）。

if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5050) //从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎

{

//第一次执行RTC_Init

BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5050); //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据

}

else//系统继续计时

{

//不是第一次执行RTC_Init

}

为什么要区分是否第一次执行RTC_Init呢？因为如果由于断电等因素，程序中断，但是RTC时钟却还是在执行中；等恢复供电，重新启动程序，这个时候就不需要再对RTC时钟进行初始化了。

同时，设置外部低速晶振（LSE），使用外设低速晶振。需要检查指定的RCC标志位设置与否，等待低速晶振就绪。

这里时间的设置是：距离1970年1月1日0点0分0秒的时间距离。其中，RTC_Get()、RTC_Set()等函数的内容涉及到时间距离转换的各种算法，就不在本文的讨论范围了。