RTC时钟讲解(一)

描述

什么是RTC
RTC (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

RTC

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:

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 。
 

RTC


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)。

RTC

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。

RTC具体流程:
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

读RTC寄存器
RTC内核完全独立于APB1接口,软件通过APB1接口对RTC相关寄存器访问。但是相关寄存器只在RTC APB1时钟进行重新同步的RTC时钟的上升沿被更新。所以软件必须先等待寄存器同步标志位(RTC_CRL的RSF位)被硬件置1才读。

配置RTC寄存器
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。

另外,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。

审核编辑:符乾江

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