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【RTC】实时时钟 & 掉电走时

下载例程代码： 下载代码 如何使用例程【点击查看教程】

RTC 简介​

RTC（Real Time Clock），即实时时钟，类似于钟表一般，能够持续记录时间，为程序提供精确的日期和时间信息，即使在断电期间也能确保准确运行。

原理和特点​

  • 在STM32中，存在两个时钟源：高速时钟（8 MHz）和低速时钟（32.768 kHz）。高速时钟用于驱动CPU、外设和定时器等核心组件，而低速时钟则负责管理看门狗和RTC等功能。
  • RTC依赖低速时钟运行。
  • RTC模块内部包含了一个独立的32位寄存器来保存当前的时间和日期信息。这个寄存器以BCD码格式存储，包括秒、分、时、日、月、年等数据。
  • 低速时钟以极低的功耗运行，即使在断电情况下，通过备用电源（如纽扣电池），RTC也能持续运行以确保时间准确性。

BCD码简介​

  • STM32的时间是通过BCD码格式存储的，因此我们需要先了解一下什么是BCD码。

  • 简单来说，就是一种用二进制形式来表示十进制数字的编码方式。0-9每个数字都有对应的二进制码表示，如下表所示，0001表示1，0010表示2，...，1001表示9。

  • 例如，15时20分，15时用BCD表示为：0001 0101，前面0001代表1，后面0101代表5。

十进制数字二进制编码
00 0 0 0
10 0 0 1
20 0 1 0
30 0 1 1
40 1 0 0
50 1 0 1
60 1 1 0
70 1 1 1
81 0 0 0
91 0 0 1

RTC的一般使用方法​

  • 通过CubeMX配置初始日期和时间后，RTC外设会自动从该时间开始记录时间信息。
  • 即使学习板断电，RTC依然能够持续记录时间。
  • 需要获取当前日期和时间时，只需调用相应函数即可实现。

如何使用例程​

下载程序，并连接硬件，即可看到效果

硬件连接​

  • 使用配套TYPE-C数据线，将学习板连接到计算机
连接usb线

程序效果​

  • 打开 波特律动 串口助手 (baud-dance.com) 在线串口调试助手，点击“选择串口”，选择USB Single Serial
  • 在串口助手中，将持续看到实时打印的日期和时间。
  • 但当前程序下，断电会导致时间重置。掉电走时的方法，请参考下面的代码解释部分。
串口输出信息

例程讲解​

下面介绍了如何自己实现该例程的功能

1、工程配置​

  • 开启外部晶振：在Pinout&Configuration -> System Core -> RCC 页面，将 High Speed Clock (HSE) 配置为 Crystal/Ceramic Resonator
配置时钟源
  • 配置时钟频率：在Clock Configuration 页面，将PLL Source 选择为 HSE，将System Clock Mux 选择为 PLLCLK，然后在HCLK (MHz) 输入72并回车，将HCLK频率配置为 72 MHz
时钟配置
  • 激活RTC：在Pinout&Configuration -> Timers -> RTC -> Mode，勾选 Activate Clock Source、Activate Calendar，以启用RTC时钟并激活日历功能。仅开启RTC时钟将仅记录时间，而不包括日期信息。
  • 设置初始时间/日期：在Pinout&Configuration -> Timers -> RTC -> Configuration
    • 在Calendar Time中配置初始时间
    • 在Calendar Date中配置初始日期，其中Year的范围只有0-99，例如今年是2023年，则应该填写23
RTC配置
  • 打开串口2外设：Pinout&Configuration -> Connectivity -> USART2，将Mode选择为Asynchronous

2、代码​

  • 经过上述工程配置后，RTC将自动启动并持续记录时间和日期

  • 当需要获取日期和时间，调用相应函数即可

    • HAL_RTC_GetTime 获取当前时间

      注意：获取到的时间是以BCD码保存的，为了打印出正确的时间，我们可以通过十六进制格式打印，这样就可以将BCD码直接还原成十进制数字

      sprintf(str, "%02x, sDate.Month);，%02x的含义是：

      x：输出十六进制格式

      2：一共2位数字

      0：不足2位的补0

    • HAL_RTC_GetDate 获取当前日期

      注意：获取到的年份范围只有0-99，需要手动补全，例如今年是2023年，应该+2000

while (1)
{
    // 获取的时间是BCD码，需要转换成十进制打印
    // 每隔1秒钟，用串口打印一次时间和日期
    HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD);
    HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD);
    sprintf(str, "20%02x-%02x-%02x %02x:%02x:%02x\r\n", sDate.Year, sDate.Month, sDate.Date, sTime.Hours, sTime.Minutes, sTime.Seconds);
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)str, strlen(str), 0xFFFF);
    HAL_Delay(1000);
}

  • 掉电走时：在工程目录中打开c文件 Core -> Src -> rtc.c，找到以下段落：

    /* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
    // 在这里return，每次上电时就不会重新设置时间了，就可以做到时间保持
    // return;

取消注释 //return;，即可实现掉电走时的效果。

其原理是：每次上电后，RTC初始化函数会重置日期和时间。return语句加入，函数会在重置时间之前退出，使得时间保持不变，实现掉电走时的功能。