理论
1.Unix时间戳
(1)Unix 时间戳
Unix 时间戳(Unix Timestamp)定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数,不考虑闰秒
时间戳存储在一个秒计数器中,秒计数器为32位/64位的整型变量 世界上所有时区的秒计数器相同,不同时区通过添加偏移来得到当地时间
(2)UTC/GMT
GMT
GMT(Greenwich Mean Time)格林尼治标准时间是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时,以此确定计时标准
UTC
UTC(Universal Time Coordinated)协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时,UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致
(3)时间戳转换
C语言的time.h模块提供了时间获取和时间戳转换的相关函数,可以方便地进行秒计数器、日期时间和字符串之间的转换
2.BKP
(1)BKP简介
BKP(Backup Registers)备份寄存器
BKP可用于存储用户应用程序数据。当VDD(2.0~3.6V)电源被切断,他们仍然由VBAT(1.8~3.6V)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
TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除
RTC引脚输出RTC校准时钟、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲
存储RTC时钟校准寄存器
用户数据存储容量:
20字节(中容量和小容量)/ 84字节(大容量和互联型)
(2)BKP基本结构
TAMPER(入侵检测):如果硬件强行被拆开,那么BKP保存的数据会被清除。
3.RTC
(1)RTC简介
RTC(Real Time Clock)实时时钟
RTC是一个独立的定时器,可为系统提供时钟和日历的功能
RTC和时钟配置系统处于后备区域,系统复位时数据不清零,VDD(2.0~3.6V)断电后可借助VBAT(1.8~3.6V)供电继续走时
32位的可编程计数器,可对应Unix时间戳的秒计数器
20位的可编程预分频器,可适配不同频率的输入时钟
可选择三种RTC时钟源:
HSE时钟除以128(通常为8MHz/128)
LSE振荡器时钟(通常为32.768KHz)
LSI振荡器时钟(40KHz)
HSE:系统主时钟
LSE:VBAT(主要特征是用于断电后的RTC)
LSI :主要用于看门狗
(2)RTC框图
1.APB1接口接收RTCCLK数据:必须等RTCCLK数据(产生上升沿)进行刷新 ,由于 PCLK1与RTCCLK的频率不一样所以必须等待RTCCLK与PCLK1同频率
2.RTC_PRL(预设值),RTC_DIV(进行递减操作),RTC_CNT实现秒计数
3.RTC_Second每秒进一次中断,RTC_Overflow超出RTC_CNT计数值发生中断, RTC_Alarm(设置闹钟)
(4)RTC基本结构
图像简化
4.硬件电路
5.RTC操作注意事项
执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问:
设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN,使能PWR和BKP时钟 (对PWR与BKP进行开启时钟)
设置PWR_CR的DBP,使能对BKP和RTC的访问
void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState) { /* Check the parameters */ assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState)); *(__IO uint32_t *) CR_DBP_BB = (uint32_t)NewState; }
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寄存器中的RSF位(寄存器同步标志)被硬件置1
void RTC_WaitForSynchro(void) { /* Clear RSF flag */ RTC->CRL &= (uint16_t)~RTC_FLAG_RSF; /* Loop until RSF flag is set */ while ((RTC->CRL & RTC_FLAG_RSF) == (uint16_t)RESET) { } }
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
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue) { /* Check the parameters */ assert_param(IS_RTC_PRESCALER(PrescalerValue)); RTC_EnterConfigMode(); /* Set RTC PRESCALER MSB word */ RTC->PRLH = (PrescalerValue & PRLH_MSB_MASK) >> 16; /* Set RTC PRESCALER LSB word */ RTC->PRLL = (PrescalerValue & RTC_LSB_MASK); RTC_ExitConfigMode(); }
void RTC_EnterConfigMode(void) { /* Set the CNF flag to enter in the Configuration Mode */ RTC->CRL |= RTC_CRL_CNF; }
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
API学习
1.BKP
(1)BKP_DeInit
void BKP_DeInit(void);
/*
*恢复配置清除配置
*/
(2)BKP_WriteBackupRegister
void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data);
/*
*写备份寄存器
*/
(3) BKP_ReadBackupRegister
uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR);
/*
*读备份寄存器
*/
2.RCC
(1) RCC_LSEConfig
void RCC_LSEConfig(uint8_t RCC_LSE);
/*
*启动RCC_LSE时钟
*/
(2) RCC_LSICmd
void RCC_LSICmd(FunctionalState NewState);
/*
*启动LSI时钟
*/
(3)RCC_RTCCLKConfig
void RCC_RTCCLKConfig(uint32_t RCC_RTCCLKSource);
/*
*选择RCC_RTCCLK的时钟源
*/
(4)RCC_RTCCLKCmd
void RCC_RTCCLKCmd(FunctionalState NewState);
/*
*使能RCC_RTCCLK
*/
3.RTC
(1) RTC_EnterConfigMode
void RTC_EnterConfigMode(void);
/*
*进入配置模式
*/
(2)RTC_GetCounter
uint32_t RTC_GetCounter(void);
/*
*获取CNT计数器的值
*/
(3)RTC_SetPrescaler
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);
/*
*设置预分频的值
*/
(4)RTC_GetDivider
uint32_t RTC_GetDivider(void);
/*
*获取余数值
*/
(5)RTC_WaitForLastTask
void RTC_WaitForLastTask(void);
/*
*等待上一次操作完成
*/
(6)RTC_WaitForSynchro
void RTC_WaitForSynchro(void);
/*
*等待同步
*/
代码
读写备份寄存器
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量
uint16_t ArrayWrite[] = {0x1234, 0x5678}; //定义要写入数据的测试数组
uint16_t ArrayRead[2]; //定义要读取数据的测试数组
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Key_Init(); //按键初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "W:");
OLED_ShowString(2, 1, "R:");
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //开启PWR的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //开启BKP的时钟
/*备份寄存器访问使能*/
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使用PWR开启对备份寄存器的访问
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 1) //按键1按下
{
ArrayWrite[0] ++; //测试数据自增
ArrayWrite[1] ++;
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, ArrayWrite[0]); //写入测试数据到备份寄存器
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2, ArrayWrite[1]);
OLED_ShowHexNum(1, 3, ArrayWrite[0], 4); //显示写入的测试数据
OLED_ShowHexNum(1, 8, ArrayWrite[1], 4);
}
ArrayRead[0] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1); //读取备份寄存器的数据
ArrayRead[1] = BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2);
OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayRead[0], 4); //显示读取的备份寄存器数据
OLED_ShowHexNum(2, 8, ArrayRead[1], 4);
}
}
实时时钟
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
MyRTC_Init(); //RTC初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Date:XXXX-XX-XX");
OLED_ShowString(2, 1, "Time:XX:XX:XX");
OLED_ShowString(3, 1, "CNT :");
OLED_ShowString(4, 1, "DIV :");
while (1)
{
MyRTC_ReadTime(); //RTC读取时间,最新的时间存储到MyRTC_Time数组中
OLED_ShowNum(1, 6, MyRTC_Time[0], 4); //显示MyRTC_Time数组中的时间值,年
OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[1], 2); //月
OLED_ShowNum(1, 14, MyRTC_Time[2], 2); //日
OLED_ShowNum(2, 6, MyRTC_Time[3], 2); //时
OLED_ShowNum(2, 9, MyRTC_Time[4], 2); //分
OLED_ShowNum(2, 12, MyRTC_Time[5], 2); //秒
OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetCounter(), 10); //显示32位的秒计数器
OLED_ShowNum(4, 6, RTC_GetDivider(), 10); //显示余数寄存器
}
}
MyRTC.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <time.h>
uint16_t MyRTC_Time[] = {2023, 1, 1, 23, 59, 55}; //定义全局的时间数组,数组内容分别为年、月、日、时、分、秒
void MyRTC_SetTime(void); //函数声明
/**
* 函 数:RTC初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void MyRTC_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //开启PWR的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //开启BKP的时钟
/*备份寄存器访问使能*/
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使用PWR开启对备份寄存器的访问
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5) //通过写入备份寄存器的标志位,判断RTC是否是第一次配置
//if成立则执行第一次的RTC配置
{
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //开启LSE时钟
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != SET); //等待LSE准备就绪
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //选择RTCCLK来源为LSE
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //RTCCLK使能
RTC_WaitForSynchro(); //等待同步
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
RTC_SetPrescaler(32768 - 1); //设置RTC预分频器,预分频后的计数频率为1Hz
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
MyRTC_SetTime(); //设置时间,调用此函数,全局数组里时间值刷新到RTC硬件电路
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5); //在备份寄存器写入自己规定的标志位,用于判断RTC是不是第一次执行配置
}
else //RTC不是第一次配置
{
RTC_WaitForSynchro(); //等待同步
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
}
}
//如果LSE无法起振导致程序卡死在初始化函数中
//可将初始化函数替换为下述代码,使用LSI当作RTCCLK
//LSI无法由备用电源供电,故主电源掉电时,RTC走时会暂停
/*
void MyRTC_Init(void)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA5A5)
{
RCC_LSICmd(ENABLE);
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
RTC_SetPrescaler(40000 - 1);
RTC_WaitForLastTask();
MyRTC_SetTime();
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0xA5A5);
}
else
{
RCC_LSICmd(ENABLE); //即使不是第一次配置,也需要再次开启LSI时钟
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) != SET);
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
RTC_WaitForSynchro();
RTC_WaitForLastTask();
}
}*/
/**
* 函 数:RTC设置时间
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 说 明:调用此函数后,全局数组里时间值将刷新到RTC硬件电路
*/
void MyRTC_SetTime(void)
{
time_t time_cnt; //定义秒计数器数据类型
struct tm time_date; //定义日期时间数据类型
time_date.tm_year = MyRTC_Time[0] - 1900; //将数组的时间赋值给日期时间结构体
time_date.tm_mon = MyRTC_Time[1] - 1;
time_date.tm_mday = MyRTC_Time[2];
time_date.tm_hour = MyRTC_Time[3];
time_date.tm_min = MyRTC_Time[4];
time_date.tm_sec = MyRTC_Time[5];
time_cnt = mktime(&time_date) - 8 * 60 * 60; //调用mktime函数,将日期时间转换为秒计数器格式
//- 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
RTC_SetCounter(time_cnt); //将秒计数器写入到RTC的CNT中
RTC_WaitForLastTask(); //等待上一次操作完成
}
/**
* 函 数:RTC读取时间
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 说 明:调用此函数后,RTC硬件电路里时间值将刷新到全局数组
*/
void MyRTC_ReadTime(void)
{
time_t time_cnt; //定义秒计数器数据类型
struct tm time_date; //定义日期时间数据类型
time_cnt = RTC_GetCounter() + 8 * 60 * 60; //读取RTC的CNT,获取当前的秒计数器
//+ 8 * 60 * 60为东八区的时区调整
time_date = *localtime(&time_cnt); //使用localtime函数,将秒计数器转换为日期时间格式
MyRTC_Time[0] = time_date.tm_year + 1900; //将日期时间结构体赋值给数组的时间
MyRTC_Time[1] = time_date.tm_mon + 1;
MyRTC_Time[2] = time_date.tm_mday;
MyRTC_Time[3] = time_date.tm_hour;
MyRTC_Time[4] = time_date.tm_min;
MyRTC_Time[5] = time_date.tm_sec;
}
MyRTC.h
#ifndef __MYRTC_H
#define __MYRTC_H
extern uint16_t MyRTC_Time[];
void MyRTC_Init(void);
void MyRTC_SetTime(void);
void MyRTC_ReadTime(void);
#endif