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【蓝桥杯——物联网设计与开发】基础模块8 - RTC

🕗 发布于 2024-12-28 21:48 蓝桥杯  物联网  stm32  RTC  嵌入式硬件  

目录

一、RTC

（1）资源介绍

        🔅简介

        🔅时钟与分频（十分重要‼️）

（2）STM32CubeMX 软件配置

（3）代码编写

（4）实验现象

二、RTC接口函数封装

三、踩坑日记

（1）RTC时间读取问题

（2）RTC分频系数修改问题

（3）RTC时钟不准确问题

一、RTC

（1）资源介绍

        🔅简介

（以下资料来源于STM32L0_参考手册(L0x1））

  • RTC提供自动唤醒来管理所有低功耗模式。
  • 实时时钟（RTC）是一个独立的BCD定时器/计数器。RTC提供了一个带有可编程报警中断的时间时钟/日历。
  • RTC还包括一个具有中断能力的周期性可编程唤醒标志。
  • 两个32位寄存器包含秒、分、小时（12或24小时格式）、天（星期中的一天）、日期（月中的一天）、月和年，以二进制编码的十进制格式（BCD）表示。分秒值也可以以二进制格式提供。
  • 28天、29天（闰年）、30天和31天的补偿将自动执行。还可以执行夏令时补偿。
  • 额外的32位寄存器包含可编程报警子秒，秒，分钟，小时，日和日期。
  • 数字校准功能可用于补偿晶体振荡器精度的任何偏差。
  • 在RTC域重置后，所有RTC寄存器都受到保护，防止可能的寄生写访问。
  • 只要电源电压保持在工作范围内，无论设备状态（运行模式、低功耗模式或复位），RTC都不会停止。
图1        RTC框图

        🔅时钟与分频（十分重要‼️）

        RTC时钟源（RTCCLK）是通过LSE时钟、LSI振荡器时钟和HSE时钟之间的时钟控制器来选择的。

        一个可编程的预分频器阶段产生一个1Hz的时钟，用于更新日历。为了尽量减少功耗，预分频器被分成2个可编程的预分频器：

  • 通过RTC_PRER寄存器的PREDIV_A位配置的7位异步预分频器；
  • 通过RTC_PRER寄存器的PREDIV_S位配置的15位同步预分频器；

⚠️注意：当同时使用两个预分频器时，建议将异步预分频器配置为较大的值，以减少消耗。

        LSE频率为32.768 kHz时，将异步预分频器的分频因子设置为128，将同步预分频器的分频因子设置为256，得到的内部时钟频率为1Hz(ck_spre) 。即：（默认参数）

        PREDIV_A = 127；

        PREDIV_S = 255；

f_{CK\_ APRE}=\frac{f_{RTCCLK}}{PREDIV\_A+1}

f_{CK\_SPRE}=\frac{f_{RTCCLK}}{\left ( PREDIV\_S+1 \right )\times \left ( PREDIV\_A+1 \right )}

        但是，在蓝桥杯物联网竞赛实训平台上，RTC的时钟只能通过LSI RC（37kHz）来获得，所以默认的参数不适宜本平台，需要进行修改‼️

        在这里，根据以异步预分频器值较大为优先原则，计算出一个合理的参数值，即：

        PREDIV_A = 124；

        PREDIV_S = 295；

图2        时钟树

（2）STM32CubeMX 软件配置


🔅“工程建立、时钟树配置、Debug 串行线配置、代码生成配置” 在下文中有讲解，这里不再赘述❗️

【蓝桥杯——物联网设计与开发】基础模块1- GPIO输出icon-default.png?t=O83Ahttps://blog.csdn.net/m0_63116406/article/details/135604705?spm=1001.2014.3001.5502

1️⃣点击"Timers" → 点击"RTC" → 勾选"Activate Clock Source" 和 "Activate Calendar" → 修改异步预分配值为124，同步预分频值为295 → 修改日历时间23时59分55秒；

图3        RTC配置


2️⃣使能OLED；

3️⃣使能TIM2；

4️⃣生成代码即可；

（3）代码编写

🟢️main 函数

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t puc_buf[17];                            // OLED显示缓存区
RTC_TimeTypeDef now_time;                       // RTC时间结构体
RTC_DateTypeDef now_date;                       // RTC日期结构体
uint8_t hour = 23, minute = 59, second = 55;    // 定时器计时
uint16_t cnt_1s;                                // 定时器计时1秒
/* USER CODE END PV */
/* USER CODE BEGIN 0 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM2)
{
        /* 定时器计时1000次1ms，即1秒，更新一次数据 */
if(++cnt_1s == 1000)
{
cnt_1s = 0;
if(++second == 60)
{
second = 0;
if(++minute == 60)
{
minute = 0;
if(++hour == 24)
hour = 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 */
HAL_RCC_EnableCSS();
  /* 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_I2C3_Init();
  MX_RTC_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
OLED_Init();
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);    // 开启定时器2中断
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* 获取RTC值 */
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &now_time, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &now_date, RTC_FORMAT_BIN);
        /* OLED显示 */
        // 第一行显示RTC的时间
sprintf((char*)puc_buf, "  %2d : %2d : %2d  ", now_time.Hours, now_time.Minutes, now_time.Seconds);
OLED_ShowString(0, 0, puc_buf, 16);
        // 第二行显示定时器的时间
sprintf((char*)puc_buf, "  %2d : %2d : %2d  ", hour, minute, second);
OLED_ShowString(0, 2, puc_buf, 16);
HAL_Delay(200);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }

（4）实验现象

  •         RTC更新的时间较快；
  •         计时器更新的时间与手机时钟相同；

二、RTC接口函数封装

🟡️RTC更新时钟函数

void RTC_Get(void)
{
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &now_time, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &now_date, RTC_FORMAT_BIN);
}

🟡️定时器中断更新时钟函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Instance == TIM2)
{
        /* 定时器计时1000次1ms，即1秒，更新一次数据 */
if(++cnt_1s == 1000)
{
cnt_1s = 0;
if(++second == 60)
{
second = 0;
if(++minute == 60)
{
minute = 0;
if(++hour == 24)
hour = 0;
}
}
}
}
}

三、踩坑日记

（1）RTC时间读取问题

        🔅RTC读取需要先读取时间，后必须读取日期，否则读取的时间不能更新❗️❗️❗️

        即需要调用下面两个函数，否则无法正常更新时间：

        HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &now_time, RTC_FORMAT_BIN);

        HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &now_date, RTC_FORMAT_BIN);

（2）RTC分频系数修改问题

        🔅由于开发板上RTC的时钟不为32.768kHz，所以不能使用默认的分频系数，根据其LSI RC（37kHz）时钟源，计算出合理的分频系数：

        PREDIV_A = 124；

        PREDIV_S = 295；

而官方例程给出的分频系数为：

        PREDIV_A = 127；

        PREDIV_S = 290；

由(127 + 1) * (290 + 1) = 37248，可知，该数据不太合理；

❗️但是，无论是本文给出的参数还是官方给出的参数，亦或是默认参数，在实际测试时，频率都不准确❗️

（3）RTC时钟不准确问题

        🔅针对这一问题，上文已经给出另外一种解决方案，即使用一个1ms定时器来模拟RTC，实测效果与手机时钟基本一致，能够满足赛题精准要求；


原文地址：https://blog.csdn.net/m0_63116406/article/details/144702987

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