【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十三 |
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【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十三
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前言： 本系列教程将 对应外设原理，HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解，使您可以更快速的学会各个模块的使用 所用工具： 1、芯片： STM32F407ZET6/ STM32F103ZET6 2、STM32CubeMx软件 3、IDE： MDK-Keil软件 4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库 知识概括： 通过本篇博客您将学到： RTC时钟原理 STM32CubeMX创建RTC例程 HAL库定时器RTC函数库 PS: 这里的RTC讲解，我们只将原理，不讲寄存器，如果要看RTC的寄存器，请看这篇文章 【STM32】RTC实时时钟，步骤超细详解，一文看懂RTC 什么是RTCRTC (Real Time Clock)：实时时钟 RTC是个独立的定时器。RTC模块拥有一个连续计数的计数器，在相应的软件配置下，可以提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置当前时间和日期 RTC还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。
在断电情况下 RTC仍可以独立运行 只要芯片的备用电源一直供电,RTC上的时间会一直走。 RTC实质是一个掉电后还继续运行的定时器,从定时器的角度来看,相对于通用定时器TIM外设,它的功能十分简单,只有计时功能(也可以触发中断)。但其高级指出也就在于掉电之后还可以正常运行。 两个 32 位寄存器包含二进码十进数格式 (BCD) 的秒、分钟、小时（ 12 或 24 小时制）、星期几、日期、月份和年份。此外，还可提供二进制格式的亚秒值。系统可以自动将月份的天数补偿为 28、29（闰年）、30 和 31 天。 上电复位后，所有RTC寄存器都会受到保护，以防止可能的非正常写访问。 无论器件状态如何（运行模式、低功耗模式或处于复位状态），只要电源电压保持在工作范围内，RTC使不会停止工作。 RCT特征：● 可编程的预分频系数：分频系数高为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： ● 1.闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。 ● 2.秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号(长可达1秒)。 ● 3.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时钟源： 三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟(SYSCLK)： ● HSI振荡器时钟 ● HSE振荡器时钟 ● PLL时钟 这些设备有以下2种二级时钟源： ● 40kHz低速内部RC，可以用于驱动独立看门狗和通过程序选择驱动RTC。 RTC用于从停机/待机模式下自动唤醒系统。 ● 32.768kHz低速外部晶体也可用来通过程序选择驱动RTC(RTCCLK)。 RTC原理框图
APB1 接口：用来和 APB1 总线相连。 此单元还包含一组 16 位寄存器，可通过 APB1 总线对其进行读写操作。APB1 接口由 APB1 总 线时钟驱动，用来与 APB1 总线连接。 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 核心接口：由一组可编程计数器组成，分成 两个主要模块 。 RTCCLK经过RTC_DIV预分频，RTC_PRL设置预分频系数，然后得到TR_CLK时钟信号，我们一般设置其周期为1s，RTC_CNT计数器计数，假如1970设置为时间起点为0s，通过当前时间的秒数计算得到当前的时间。RTC_ALR是设置闹钟时间，RTC_CNT计数到RTC_ALR就会产生计数中断， RTC_Second为秒中断，用于刷新时间，RTC_Overflow是溢出中断。RTC Alarm 控制开关机 RTC时钟选择使用HSE分频时钟或者LSI的时候,在主电源VDD掉电的情况下,这两个时钟来源都会受到影响,因此没法保证RTC正常工作.所以RTC一般都时钟低速外部时钟LSE,频率为实时时钟模块中常用的32.768KHz,因为32768 = 2^15,分频容易实现,所以被广泛应用到RTC模块.(在主电源VDD有效的情况下(待机),RTC还可以配置闹钟事件使STM32退出待机模式). RTC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。 系统复位后,禁止访问后备寄存器和RCT,防止对后卫区域(BKP)的意外写操作 RTC中断秒中断： 这里时钟自带一个秒中断，每当计数加一的时候就会触发一次秒中断，。注意，这里所说的秒中断并非一定是一秒的时间，它是由RTC时钟源和分频值决定的“秒”的时间，当然也是可以做到1秒钟中断一次。我们通过往秒中断里写更新时间的函数来达到时间同步的效果 闹钟中断： 闹钟中断就是设置一个预设定的值，计数每自加多少次触发一次闹钟中断 CubeMX配置RTC 工程创建1设置RCC RTC设备因为其独特的运行方式（即掉电依旧运行）使用HSE分频时钟或者LSI的时候,在主电源VDD掉电的情况下,这两个时钟来源都会受到影响，资源消耗太大，小小的纽扣电池根本吃不消。没法保证RTC正常工作.所以RTC一般都时钟低速外部时钟LSE 2.配置RTC 这两个都要点，作用也很明显，先是使能时钟源，再使能RTC日历 RTC_OUT： Not RTC_OUTTamper： ×第一个是是否使能 tamper（PC13）引脚上输出校正的秒脉冲时钟， 第二个： RTC入侵检测校验功能 RTC校验功能，使能侵入检测功能。RTC时钟经64分频输出到侵入检测引脚TAMPER上 当 TAMPER引脚上的信号从 0变成1或者从 1变成 0(取决于备份控制寄存器BKP_CR的 TPAL位)，会产生一个侵入检测事件。侵入检测事件将所有数据备份寄存器内容清除。 也就是第一个是使能tamper（PC13）引脚作为时钟脉冲输出第二个是使能tamper（PC13）引脚作为入侵检测功能下面是两个RTC的中断： RTC全局中断RTC_IRQHandler()闹钟中断函数RTCAlarm_IRQHandler()
此处设置时间为2020/04/25 13:30:00 Data Format: 日期格式Binary data format 十六进制 BCD data format BCD码进制 使用自动配置，初始化时间必须使用BCD data format，原因是库函数存在bug，如果使用Binary data format，月份配置会出错，比如说11月，配置时会赋值为RTC_MONTH_NOVEMBER，而此宏定义值为0x11，也就是说其十进制值为17 Hours： 小时 Minutes： 分钟 Seconds： 秒 Week Day： 星期 Month 月份 Date： 日期 Year： 年份 3 使能串口 4时钟源设置 我的是 外部晶振为8MHz 1选择外部时钟HSE 8MHz2PLL锁相环倍频9倍3系统时钟来源选择为PLL4设置APB1分频器为 /25 使能CSS监视时钟6 设置RTC时钟为LSE32的时钟树框图 如果不懂的话请看《【STM32】系统时钟RCC详解(超详细，超全面)》 5项目文件设置 
6创建工程文件 然后点击GENERATE CODE 创建工程 配置下载工具 新建的工程所有配置都是默认的 我们需要自行选择下载模式，勾选上下载后复位运行
我们可以看到前面的四个函数，分别是 设置系统时间：HAL_RTC_SetTime();读取系统时间: HAL_RTC_GetTime();设置系统日期: HAL_RTC_SetDate();读取系统日期: HAL_RTC_GetDate();因为系统的时间和日期开始的时候已经设置过了，所以我们这里只用两个读取函数 读取系统时间函数 /*读取系统时间*/ HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime, uint32_t Format)功能： 获取RTC时钟的时间 参数： *hrtc RTC结构体参数 例：&hi2c2 RTC_TimeTypeDef *sTime： 获取RTC时间的结构体， Format： 获取时间的格式 RTC_FORMAT_BIN 使用16进制 RTC_FORMAT_BCD 使用BCD进制 读取系统日期函数 /*读取系统日期*/ HAL_StatusTypeDef HAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_DateTypeDef *sDate, uint32_t Format)功能： 获取RTC时钟的日期 参数： *hrtc RTC结构体参数 例：&hi2c2 RTC_DateTypeDef *sTime： 获取RTC日期的结构体， Format： 获取日期的格式 RTC_FORMAT_BIN 使用16进制 RTC_FORMAT_BCD 使用BCD进制 在stm32f1xx_hal_rtc.h头文件中，可以找到RTC_TimeTypeDef，RTC_DateTypeDef这两个结构体的成员变量。 /** * @brief RTC Time structure definition */ typedef struct { uint8_t Hours; /*!< Specifies the RTC Time Hour. This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 23 */ uint8_t Minutes; /*!< Specifies the RTC Time Minutes. This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 59 */ uint8_t Seconds; /*!< Specifies the RTC Time Seconds. This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 59 */ } RTC_TimeTypeDef; /** * @brief RTC Date structure definition */ typedef struct { uint8_t WeekDay; /*!< Specifies the RTC Date WeekDay (not necessary for HAL_RTC_SetDate). This parameter can be a value of @ref RTC_WeekDay_Definitions */ uint8_t Month; /*!< Specifies the RTC Date Month (in BCD format). This parameter can be a value of @ref RTC_Month_Date_Definitions */ uint8_t Date; /*!< Specifies the RTC Date. This parameter must be a number between Min_Data = 1 and Max_Data = 31 */ uint8_t Year; /*!< Specifies the RTC Date Year. This parameter must be a number between Min_Data = 0 and Max_Data = 99 */ } RTC_DateTypeDef;程序代码： main.c 在main.c中重写fputc函数，使得能够使用printf函数 #include "stdio.h" int fputc(int ch,FILE *f){ uint8_t temp[1]={ch}; HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,2); return ch; }定义两个结构体来获取日期和时间： RTC_DateTypeDef GetData; //获取日期结构体 RTC_TimeTypeDef GetTime; //获取时间结构体在while循环中添加： /* Get the RTC current Time */ HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &GetTime, RTC_FORMAT_BIN); /* Get the RTC current Date */ HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &GetData, RTC_FORMAT_BIN); /* Display date Format : yy/mm/dd */ printf("%02d/%02d/%02d\r\n",2000 + GetData.Year, GetData.Month, GetData.Date); /* Display time Format : hh:mm:ss */ printf("%02d:%02d:%02d\r\n",GetTime.Hours, GetTime.Minutes, GetTime.Seconds); printf("\r\n"); HAL_Delay(1000);程序中使用HAL_RTC_GetTime（）,HAL_RTC_GetDate()读取时间和日期，并保存到结构体变量中，然后通过串口输出读取的时间和日期。 例程测试正常： 但是呢，在hal库中生成的代码，每次断电就RTC时间会重置，每次上电都会重新初始化时间 因为HAL库设置了一个BKP寄存器保存一个标志。每次单片机启动时都读取这个标志并判断是不是预先设定的值：如度果不是就初始化RTC并设置时间，再设置标志为预期值；如果是预期值就跳过初始化和时间设置，继续执行后面的程序 所以这里我们只需要每次上电执行RTC初始化之前，将标志设置为预期值即可 在rtc.c中的RTC_Init修改为以下内容即可 void MX_RTC_Init(void) { /* USER CODE BEGIN RTC_Init 0 */ RTC_TimeTypeDef time; //时间结构体参数 RTC_DateTypeDef datebuff; //日期结构体参数 /* USER CODE END RTC_Init 0 */ RTC_TimeTypeDef sTime = {0}; RTC_DateTypeDef DateToUpdate = {0}; /* USER CODE BEGIN RTC_Init 1 */ __HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE(); //开启后备区域时钟 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); //开启电源时钟 /* USER CODE END RTC_Init 1 */ /**Initialize RTC Only */ hrtc.Instance = RTC; hrtc.Init.AsynchPrediv = RTC_AUTO_1_SECOND; hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE; if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */ if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR1)!= 0x5051) { /* USER CODE END Check_RTC_BKUP */ /**Initialize RTC and set the Time and Date */ sTime.Hours = 0x14; sTime.Minutes = 0x30; sTime.Seconds = 0x0; if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK) { Error_Handler(); } DateToUpdate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_SATURDAY; DateToUpdate.Month = RTC_MONTH_APRIL; DateToUpdate.Date = 0x25; DateToUpdate.Year = 0x20; if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &DateToUpdate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE BEGIN RTC_Init 2 */ __HAL_RTC_SECOND_ENABLE_IT(&hrtc,RTC_IT_SEC); //开启RTC时钟秒中断 datebuff = DateToUpdate; //把日期数据拷贝到自己定义的data中 HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x5051);//向指定的后备区域寄存器写入数据 HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR2, (uint16_t)datebuff.Year); HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR3, (uint16_t)datebuff.Month); HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR4, (uint16_t)datebuff.Date); HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR5, (uint16_t)datebuff.WeekDay); } else { datebuff.Year = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2); datebuff.Month = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3); datebuff.Date = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR4); datebuff.WeekDay = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR5); DateToUpdate = datebuff; if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &DateToUpdate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK) { Error_Handler(); } __HAL_RTC_SECOND_ENABLE_IT(&hrtc,RTC_IT_SEC); //开启RTC时钟秒中断 } }
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RTC时钟的框图还是比较简单的，这里我们把他分成 两个部分:
g) 第一个模块是 RTC 的 预分频模块，它可编程产生 1 秒的 RTC 时间基准 TR_CLK。RTC 的预分频模块包含了一个 20 位的可编程分频器(RTC 预分频器)。如果在 RTC_CR 寄存器中设置了相应的允许位，则在每个 TR_CLK 周期中 RTC 产生一个中断(秒中断)。 
第二个模块是一个 32 位的可编程计数器 （RTC_CNT），可被初始化为当前的系统时间，一个 32 位的时钟计数器，按秒钟计算，可以记 录 4294967296 秒，约合 136 年左右，作为一般应用，这已经是足够了的。
使能一下串口，因为发送日期到上位机
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