STM32 RTC配置

一、什么是RTC？

RTC，即实时时钟，是一种能持续运行并保持当前时间信息的电子装置。它常用于在设备断电的情况下依然能保持准确的年、月、日、时、分、秒信息。

与CPU核心时钟不同，RTC通常采用独立的低频晶振（如32.768kHz）以低功耗运行，即便在系统关机或低功耗模式下，也能维持其运转。

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二、RTC的工作原理

1. 低功耗晶振振荡器

大多数RTC模块内部包含一个32.768kHz的晶体振荡器，这个频率被广泛应用的原因是它是2的15次方，方便二进制计数器设计。

2. 计时器/分频器电路

晶振输出的高频脉冲通过分频器被转换为1秒的时间基准。RTC内部通常含有：

• 秒计数器

• 分计数器

• 时计数器

• 日历模块（用于年/月/日转换，包括闰年处理）

3. 电池备份系统

为保持断电时的计时能力，RTC模块通常配有纽扣电池（如CR2032）或超级电容，确保即便主电源断开，RTC仍能保持运行。

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三、RTC的分类

1. 独立RTC芯片

常见芯片如：DS1307、DS3231、PCF8563 等。这类芯片通过I2C或SPI与主控通信，精度高，使用方便。

2. SoC内置RTC

如STM32、ESP32等微控制器内部集成RTC模块，无需额外芯片，但精度和备电能力略逊色于专业RTC芯片。

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四、软件配置

1. 启用电源和访问备份域

RTC属于备份域（Backup Domain），必须解锁才能进行操作：

RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;       // 开启电源接口时钟
PWR->CR |= PWR_CR_DBP;                   // 使能对RTC和备份寄存器的访问

2. 启用LSE外部晶振（32.768kHz）

RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON;             // 使能LSE
while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY));  // 等待LSE准备就绪

3. 选择LSE作为RTC时钟源

RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_RTCSEL;           // 清除选择位
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_0;          // 选择LSE作为RTC时钟
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;             // 使能RTC

4. 进入初始化模式，设置RTC寄存器

RTC->WPR = 0xCA;                         // 解锁写保护
RTC->WPR = 0x53;

RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT;                // 进入初始化模式
while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF));     // 等待初始化允许

RTC->PRER = (127 << 16) | 255;           // 设置预分频值：异步127， 同步255（1Hz）

RTC->TR = (0 << 20) | (0 << 16) | (0 << 8) | (0 << 4);  // 设置时间为00:00:00
RTC->DR = (24 << 20) | (4 << 16) | (1 << 13);           // 设置日期：2024年4月1日（BCD格式）

RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;               // 退出初始化模式

5. 锁定写保护

RTC->WPR = 0xFF;                         // 重新开启写保护

6. 读取时间和日期

uint32_t tr = RTC->TR;
uint8_t hours = ((tr >> 20) & 0x3) * 10 + ((tr >> 16) & 0xF);
uint8_t minutes = ((tr >> 12) & 0x7) * 10 + ((tr >> 8) & 0xF);
uint8_t seconds = ((tr >> 4) & 0x7) * 10 + (tr & 0xF);