文章目录
1. 硬件电路
对于BKP备份寄存器和RTC实时时钟的详细解析可以看下面这篇文章：
1. 备用电池供电
这个部分提供了两种连接方式：
- 简单连接（左侧）：使用一个3V的电池B1直接连接到VBAT和GND。这样设计简单，但是电源冗余不高。
- 推荐连接（中间）：使用两个3V的电池B2和B3通过两个二极管D1和D2连接到VBAT和GND。这样设计增加了电源的可靠性，因为如果一个电池失效，另一个电池还能提供电源。电容C3（0.1uF）用于滤波，稳定电压。
2. 外部低速晶振
- 晶振部分（中间）：使用一个32.768kHz的晶振（X1）连接到两个10pF的电容（C1和C2），并接地。这部分电路提供了一个稳定的时钟信号，通常用于RTC（实时时钟）功能。
- 连接到STM32单片机（右侧）：OSC32_IN和OSC32_OUT分别连接到STM32单片机的PC14和PC15引脚。
3. STM32单片机连接
- 供电和地（右侧）：VDD和VSS分别是电源和地，VDD连接到电源正极，VSS连接到地。VBAT连接到备用电池供电部分的输出。
- 时钟信号（右侧）：PC14和PC15分别连接到外部低速晶振的OSC32_IN和OSC32_OUT。
- 其他引脚（右侧）：图中列出了STM32F103C8T6单片机的引脚配置，包括PA0到PA15，PB0到PB15等。这些引脚可以根据具体应用进行配置。
2. RTC操作注意事项
执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问：
使能PWR和BKP时钟
- 设置RCC_APB1ENR寄存器中的PWREN和BKPEN位，开启PWR和BKP的时钟。
使能对BKP和RTC的访问
- 设置PWR_CR寄存器中的DBP位，使能对BKP和RTC的访问。
读取RTC寄存器时的注意事项
- 如果RTC的APB1接口曾经处于禁止状态，则在读取RTC寄存器之前，软件必须首先等待RTC_CRL寄存器中的RSF（寄存器同步标志）位被硬件置1。
进入配置模式
- 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。
写操作的顺序
- 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_CRL寄存器中的RTOFF（状态位）来判断RTC寄存器是否处于更新中。仅当RTOFF状态位为1时，才可以写入RTC寄存器。
操作步骤
开启PWR和BKP的时钟
- 正常情况下，外设第一步是开启时钟即可使用，但对于BKP和RTC这两个外设，必须首先设置RCC_APB1ENR以开启APB1外设时钟，并同时开启PWR和BKP的时钟。对于RTC来说，没有单独开启时钟的选项，还需要设置PWR_CR的DBP位。
同步RTC寄存器
- 刚上电时，需要调用RTC等待同步函数。因为RTC的寄存器在RTCCLK的同步下变更，当用PCLK1（36MHz）驱动的总线读取RTCCLK（32KHz）驱动的寄存器时，会有时钟不同步的问题。RTC寄存器只有在RTCCLK上升沿更新，所以需要等待同步。
进入配置模式
- RTC进入配置模式的标志位需要被置1，才能设置时间。在操作寄存器的库函数中，已经包含了这个操作，所以不需要单独调用函数进入配置模式。
写入操作
- 写入之前，需要等待RTOFF状态位为1后才能写入，这是因为PCLK1和RTCCLK频率不同。
3. 代码实现
3.1 读写备份寄存器
功能：先初始化->写DR->读DR->写入和读出是否一致
BKP初始化步骤
- 开启PWR和BKP时钟
- 使用PWR的一个函数，使能对BKP和RTC的访问
- BKP写入数据函数
- BKP读出数据函数
3.1.1 main.c
关于按键和oled的程序，参考专栏中之前的教程。
#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);
}
}
3.2 实时时钟
RTC配置步骤
开启PWR和BKP的时钟：使能对BKP和RTC的访问。
启动RTC时钟：使用RCC模块函数设置LSE（低功耗模式下使用，默认是关闭的）作为系统时钟。
配置RTCCLK数据选择器：使用RCC模块函数，指定LSE为RTCCLK。
调用等待函数：等待同步以及等待上一次操作完成。
配置预分频器：设置PRL重装寄存器为一个合适的分频值，确保输出给计数器的频率是1Hz。
配置CNT值：给RTC设置一个初始时间。如果需要闹钟，可以配置闹钟值。
配置中断：如果需要中断，可以进行相关中断部分的配置。
3.2.1 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
//RTC初始化
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
* 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
* 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;
}
3.2.2 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
3.2.3 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
}
}