From Zero To Hero | RTC日曆基礎應用問題分析

RTC，Real_Time Clock，即實時時鐘，在許多電子系統中都能看到實時時鐘的存在。

今天是第6篇分享，《STM32學習筆記》之RTC日曆基礎應用問題分析。

每塊STM32內部都集成了一個RTC模塊，是一個獨立的定時器/計數器，具有計數、時鐘和鬧鐘等功能。

STM32 RTC 基礎內容

STM32內部集成的RTC相當於一個TIM，具有計數的功能，但和TIM有一些區別，比如供電來自備份區域，可作為低功耗模式自動喚醒單元等。

STM32的RTC除F1系列不具有BCD寄存器（日曆功能）之外，其他系列的RTC大同小異，本文以F4系列RTC為例進行講述。

1. RTC時鐘源

RTC不具備自己輸出時鐘信號的功能，和TIM一樣由內部，或外部晶振提供時鐘源。

通常是由低速外部晶振（LSE）32.768 kHz，或者低速內部晶振（LSI）提供。內部晶振誤差大，如果要求高精度需使用外部晶振。

當然，還可以使用高速外部晶振（HSE）的分頻信號作為時鐘源，但該時鐘源有最高頻率限制。

2. RTC日曆

RTC的日曆功能算是一個比較重要的功能，但是在早期的F1系列中不具備該功能，需要結合軟件計算才能實現日期和時間的功能。

除F1系列的RTC自生具備日曆功能，即具有日期、時間、亞秒等於日曆相關的寄存器，只需要直接讀取寄存器即可獲取日曆信息。

同時，系統可以自動將月份的天數補償為 28、 29（閏年）、 30 和 31 天。並且還可以進行夏令時補償。

3. RTC鬧鐘

RTC鬧鐘功能也是一個比較實用的功能，大部分RTC都具有兩個可編程的鬧鐘：鬧鐘A和鬧鐘B。

RTC鬧鐘可產生中斷信號，也可以產生鬧鐘輸出信號。

4. RTC自動喚醒

有的產品需要週期性喚醒，比如間隔5秒喚醒一次休眠的芯片。

RTC自動喚醒由 16 位可編程自動重載遞減計數器生成，通過 WUTE 位可擴展至17位。如果頻率為1Hz，則自動喚醒時間可以 1s 到 36h 左右。

以上是重點知識點，更多細節請查閱芯片對應的參考手冊。

STM32 RTC 參數配置

STM32 的RTC使用比較方便，不像TIM各種複雜的關係，可以通過STM32CubeMX很簡單就能使用RTC的各項功能。

下面以F4、Cube配置日曆為例。

1. 配置時鐘源

2. 配置分頻值

通過32.768kHz信號得到1Hz分辨率，可參考例程默認分頻配置：

32768/128/256 = 1.

備註：從0開始分頻，所以配置的分頻值需要減一：127 = 128 - 1， 255 = 256 - 1.

3. 初始化時間和日期

通過Cube工具初始化時間、日期以及格式：

以上就是通過Cbue工具配置的參數，生成的代碼：

<code>
static
 
void
 
MX_RTC_Init
(
void
)

{
   
   

  RTC_TimeTypeDef sTime = {
0
};
  RTC_DateTypeDef sDate = {
0
};

   
   

   
  hrtc.Instance = RTC;
  hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
  hrtc.Init.AsynchPrediv = 
127
;
  hrtc.Init.SynchPrediv = 
255
;
  hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
  hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
  hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
  
if
 (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

   
   

   
  sTime.Hours = 
0x0
;
  sTime.Minutes = 
0x0
;
  sTime.Seconds = 
0x0
;
  sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
  sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
  
if
 (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
  sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
  sDate.Date = 
0x1
;
  sDate.Year = 
0x0
;

  
if
 (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
   
  
if
 (HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer(&hrtc, 
0
, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
   
   
}/<code>

RTC通過Cube工具配置比較省心，如果使用標準外設庫進行配置，就需要注意很多細節，簡單參考官方提供例程。

STM32 RTC 常見問題

STM32內部RTC模塊應用場景相對簡單，不像TIM有複雜的配置以及關聯性。但使用RTC仍需要注意一些細節問題。

問題一：RTC時間不準

有不少工程師都遇到過RTC計數一天，相差幾秒甚至幾十秒的情況。導致時間不準最根本的原因是時鐘源，還有時鐘分頻值。

低速內部晶振（LSI）的誤差相對較大，特別是溫差變化較大的環境。

還有關於時鐘分頻值，上面已經提到了分頻128，實際配置參數應該為127.

解決辦法：使用更高精度低速外部晶振、校正、軟件配置正確分頻值。

問題二：RTC時鐘配置失敗

RTC的供電來源備份區域電源，操作RTC之前，需要使能後備區域操作。如果沒有這一步操作，你會發現操作低速時鐘、RTC可能會失敗。

當然，出現這種情況，一般是使用標準外設庫配置導致的失敗。

解決辦法：使用Cube工具，或參考官方例程初始化代碼。

問題三：RTC日曆不更新的問題

在我們的RTC應用中，經常有人反映在做日曆數據讀取操作時發現日曆不更新的情形。其實，STM32 RTC的日曆寄存器由兩個組成，為了保證讀取時間點的一致性，先讀時分秒然後讀日期做為一個完整的日曆讀取操作。在讀取TIME【時分秒】後，硬件會將當前日曆數據鎖住，直到DATE【年月日】寄存器被讀取後釋放。否則會遇到讀取日曆時發生數據不更新的情況。

解決辦法：對於RTC日曆的讀取要注意讀取動作的完整性，讀了TIME還要讀取DATE才算一個完整操作，以保持讀取時間的一致性。