STM32物联网ARM开发指南：深入浅出RTC模块

RTC

一.RTC简单介绍

  RTC好比我们用来记录时间的一个钟表，他里面有年月日，还可以记录星期，小时，分钟等。是Real Time Clock的缩写，译为实时时钟，本质上是一个独立的定时器。

1. 1 与通用定时器的区别

1. 可以在后备电源下工作，主电源掉电以后，单片机内部电源还会继续给RTC提供电源，保持其正常运行。
2. 计数器符合年、月、日、星期、时、分、秒、等日期的时间技术规则，例如它可以区分是不是闰年还有大小月份。
3. 不受复位信号影响，例如主电源上电过程会有一个复位效果，但是RTC不会受其影响。
4. 低功耗计时，通常电流是uA。最典型的就是我们电脑主板内部的RTC。

1.2 常见的独立RTC芯片

1. PCF8563，NXP公司的，I2C接口
2. DS1302，MAX公司的，两线串行接口
3. DS3231， MAX公司的，I2C接口，内置高精度时钟信号源，常温范围内5ppm（百万分之一）精度，普通柱状晶体是20ppm，且容易受温度影响。

1.3 RTC在实际项目中的应用

1. 为用户提供时间，日期
2. 实现时间记录功能，比如安全监控项目
3. 实现按时间要求的相关任务，比如按约定时间控制相关水闸等
4. 实现周期性的唤醒，执行相关的周期性任务

2. STM32F407上的RTC

2.1 主要特点

  先列一张RTC的部分结构框图，再结合框图进行分析。

图1 RTC的部分结构框图

1. 是一个独立的BCD（二进制转换成十进制）定时器，例如今天是30号，读出来的数据是0x30，但是转成16进制就是0x1E。
2. 此外还可以提供亚秒，系统自动将月份补偿为28、29（闰年）、30和31天
3. 软件可编程夏令时补偿（高纬度地方，夏天天亮的早，人为的加快一个小时）
4. 两个具有中断功能的可编程闹钟，可以通过任意日历字段的组合驱动闹钟
5. 自动唤醒单元，可周期性地生成标志以触发自动唤醒中断
6. 参考时钟检测：可使用更加精确的第二时钟源来提高精度
7. 利用亚秒级移位特性与外部时钟实现精确同步
8. 用于事件保存的时间戳功能，指的是单片机上的一个IO口检测到电平的变化的时候，会将这个变化时间记录
9. 入侵检测：2个带可配置过滤器和内部上拉的入侵事件，出于对产品数据的保密，敏感数据可以保存在ram里面，由备用电源供电，给这个产品放一个壳，一旦拆开这个壳，就会被检测到，然后自动清除ram数据。
   10.可屏蔽中断或事件：闹钟A、闹钟B、唤醒中断、时间戳、入侵检测
10. 数字校准电路：粗调（5ppm），细调（0.95ppm）
11. 20个备份寄存器（80字节）。
12. 复用功能输出：1.512Hz或1Hz时钟输出（LSE频率为32.768KHz），2. RTC_ALARM(闹钟A、闹钟B或唤醒)
13. 复用功能输入：1.RTC_TS:时间戳事件检测，2.RTC_TAMP1:TAMPER1事件检测，3.RTC_TAMP2:TAMPER2事件检测，4.RTC_REFIN:参考时钟源输入

2.2后备电源

   纽扣电池经过一个二极管，防止主电源给电池充电，同时还要经过一个二极管，防止电池给整个单片机供电。示意图如下：

图2 RTC后备电源示意图

2.3 时钟和预分频器

  看图可以发现有两个额外的脚PC14，PC15，这两个脚如果先用我们的RTC，最好接一个片外的石英晶体（32.768KHz），为什么是32.768，因为它是2的15次方，通过分配可以精确到1Hz。，在看，到RTC有三条路，一条是32KHz，不好的地方是误差大。第二个是正道，还一个是歪道（系统时钟分配过来的）。示意图如下：

图3 时钟示意图

图4 补充解释图

2.4 实时时钟和日历

1. RTC日历时间和日期寄存器可通过与PCLK1（APB1时钟）同步的影子寄存器来访问，APB时钟频率必须至少为RTC时钟频率的7倍
2. 时间和日期寄存器可以直接访问
3. RTC_SSR对应与亚秒
4. RTC_TR对应于时间
5. RTC_DR对应于日期
6. 每隔两个RTCCLK周期，便将当前日历值复制到影子寄存器里面去

2.5可编程闹钟

1. 可通过将RTC_CR寄存器中的ALRAE和ALRBE位置1来使能可编程闹钟功能
2. 如果日历亚秒、秒、分钟、小时、日期或日分别与闹钟寄存器中编程的值相匹配，则ALRAF，ALRBF标志就会变成1
3. 闹钟A和闹钟B在使能后，可连接到RTC_ALARM输出，且输出极性可设
   差不多就到这里来了。