cubeIDE开发， STM32实时时钟（RTC）写入及读取日历时间开发要点

news2025/2/2 22:50:58

一、RTC简介

        实时时钟的缩写是RTC(Real_Time Clock)，核心是晶振，晶振频率一般为32768 Hz 。它为分频计数器提供精确的与低功耗的实基信号。它可以用于产生秒、分、时、日等信息。为了确保时钟长期的准确性，晶振必须正常工作，不能够受到干扰。RTC的晶振又分为：外部晶振和内置晶振。

        RTC时间信息存储在后备寄存器（RTC_BKUP）中，在STM32中，通常采用一个32位计数器来计时，而不是用年月日时分秒的分组寄存器，因此在处理STM32的时间信息时（设置或读取），通常要求先处理时分秒时间，再处理年月日时间，以确保时间和日期值之间的一致性。

        RTC和后备寄存器一般不会被系统或电源复原源复位，当从待机模式唤醒时，也不会复位，但是要注意的是，停止供电会出现重置，数值恢复到初始设置，因此如果要保持长期有效，尤其是断电重启依然有效，需要配置独立供电电源。

        RTC时间是以振荡频率来计算的。故它本质上是一个计数器，只是通过换算呈现出日历时间信息。而一般的计数器都是16位的。又因为时间的准确性很重要，故震荡次数越低，时间的准确性越低。所以必定是个高次数。2^15 = 32768 ，而 32768 Hz = 2^15 即分频15次后为1Hz，周期 = 1s，因此RTC的时间基准是1秒。16位计数器最大值0XFFFFFFFF，按秒计算，能支持136年时长计算。

二、工程创建及配置

        本文采用STM32L496VGTx-ali开发板来实现，该开发板是没有给RTC独立供电的，因此断电后会出现时间重置，但功能模拟演示还是OK的。本文假设已经移植了前面工程，并实现了lpuart1串口通信与电脑端的调试输出以及按键、LED灯驱动，这部分的实现请参考本专栏博客：

cubeIDE快速开发流程_py_free的博客-CSDN博客_ide开发流程

cubeIDE开发， stm32调试信息串口通信输出显示_py_free的博客-CSDN博客_stm32串口显示

        假设已经实现了lpuart1串口通信及按键、LED灯功能，现在双击.ioc打开cubeMX配置界面，开启RTC功能。数据格式支持二进制格式和BCD格式，在HAL中采用RTC_FORMAT_BIN（0x00000000u）和RTC_FORMAT_BCD(0x00000001u)标识。

         BCD(Binary Coded Decimal)，即二-十进制编码，是用四位二进制码的 10 种组合表示十进制数0－9。这种编码至少需要用四位二进制码元，而四位二进制码元可以有16种组合。当用这些组合表示十进制数0－9时，有六种组合不用。

        RTC功能开启后，时钟树视图可以关于RTC的选择器可以选择外部高速时钟、外部低速时钟、内部低速时钟，本文选择外部低速时钟（LSE）。

         完成配置保存输出按钮（本文是为每个外设生成独立.h/.c源码），在生成的rtc.c文件中可以看到RTC初始化函数关于年月日、时分秒的设值和cubeMX上配置信息一致。

        备注：如果在cubeMX配置界面没有选择数据格式，年日、时分秒默认是0X前缀的。

 三、驱动代码设计实现

        【1】在Core/Src/rtc.c文件中，调整RTC初始化函数，在RTC设置初始化时间、日期之前，加入后备寄存器的读取，判定是否已经进行过初始化，避免重复设置时间、日期而改写本该持续计数的RTC计数。

void MX_RTC_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN RTC_Init 0 */

  /* USER CODE END RTC_Init 0 */

  RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
  RTC_DateTypeDef sDate = {0};

  /* USER CODE BEGIN RTC_Init 1 */
    //新增
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能电源时钟PWR
   HAL_PWR_EnableBkUpAccess();//取消备份区域写保护
  /* USER CODE END RTC_Init 1 */

  /** Initialize RTC Only
  */
  hrtc.Instance = RTC;
  hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
  hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;
  hrtc.Init.SynchPrediv = 255;
  hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
  hrtc.Init.OutPutRemap = RTC_OUTPUT_REMAP_NONE;
  hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
  hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
  if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */
    //新增
  if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR1)!=0X8888)//判断是否首次上电
  {
	  HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR1,0X8888); //标记数值（写入上电检查数值）
  /* USER CODE END Check_RTC_BKUP */

  /** Initialize RTC and set the Time and Date
  */
  sTime.Hours = 12;
  sTime.Minutes = 30;
  sTime.Seconds = 30;
  sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
  sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
  if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_TUESDAY;
  sDate.Month = RTC_MONTH_DECEMBER;
  sDate.Date = 20;
  sDate.Year = 22;

  if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN RTC_Init 2 */
    //新增
//  printf("手动初始化测试！\r\n");//显示初始化信息
  }
  /* USER CODE END RTC_Init 2 */

}

        在main.c文件中，加入按键、LED灯、串口外设驱动头文件,

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "../../ICore/key/key.h"
#include "../../ICore/led/led.h"
#include "../../ICore/print/print.h"
#include "../../ICore/usart/usart.h"
/* USER CODE END Includes */

        在main函数中声明RTC日期、时间读取缓存变量。

  /* USER CODE BEGIN 1 */
  RTC_DateTypeDef RtcDate;
  RTC_TimeTypeDef RtcTime;
  uint8_t time_set = 0;//用户设置时间标记
  /* USER CODE END 1 */

        在main函数中开启串口lpuart1的中断接收。

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  ResetPrintInit(&hlpuart1);
  HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1,(uint8_t *)&HLPUSART_NewData, 1); //再开启接收中断
  HLPUSART_RX_STA = 0;
  printf("APP reset now!\r\n");
  /* USER CODE END 2 */

        在main函数循环体中，实现按键KEY1获取RTC时间以及按键KEY2设置RCT时间，注意RTC设置时间、日期和RTC读取时间、日期时，数据格式保持一致，最好和CubeMX设置时一致，例如读取、写入RTC时间日期都采用RTC_FORMAT_BCD格式。

 /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	  if(HLPUSART_RX_STA&0xC000){//溢出或换行，重新开始
  		  printf("lpuart1:%.*s\r\n",HLPUSART_RX_STA&0X0FFF, HLPUSART_RX_BUF);
  		  if(time_set){
  			  //将超级终端发过来的数据换算并写入RTC,读取数据为字符内容需要转换为数值
  	          RtcDate.Year =  (HLPUSART_RX_BUF[2]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[3]-0x30;//减0x30后才能得到十进制0~9的数据
	          RtcDate.Month =  (HLPUSART_RX_BUF[4]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[5]-0x30;
	          RtcDate.Date =  (HLPUSART_RX_BUF[6]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[7]-0x30;
	          RtcTime.Hours =  (HLPUSART_RX_BUF[8]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[9]-0x30;
	          RtcTime.Minutes =  (HLPUSART_RX_BUF[10]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[11]-0x30;
	          RtcTime.Seconds =  (HLPUSART_RX_BUF[12]-0x30)*10+HLPUSART_RX_BUF[13]-0x30;
	          //写入格式RTC_FORMAT_BCD或RTC_FORMAT_BIN,确保写入及读取数据格式一致即可
  	          if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc,  &RtcTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)//将数据写入RTC程序
  	          {
  	              printf("写入时间失败！\r\n"); //显示写入失败
  	          }else if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc,  &RtcDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK)//将数据写入RTC程序
  	          {
  	              printf("写入日期失败！\r\n"); //显示写入失败
  	          }else printf("写入成功！\r\n");//显示写入成功
  	          time_set=0;
	  	  }
  		  HLPUSART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
  		  HAL_Delay(100);//等待
  	  }
  	  if(KEY_1())
	  {
  		  HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &RtcTime,  RTC_FORMAT_BCD);//读出时间值
          HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &RtcDate,  RTC_FORMAT_BCD);//一定要先读时间后读日期
          printf(" RTC实时时钟测试\r\n");
          printf(" 实时时间：%04d-%02d-%02d  %02d:%02d:%02d  \r\n",2000+RtcDate.Year,
       		   RtcDate.Month, RtcDate.Date,RtcTime.Hours, RtcTime.Minutes, RtcTime.Seconds);//显示日期时间
	  }
  	  if(KEY_2())
	  {
  		  printf(" 请输入设置时间，格式20221220183030，按回车键确定！ \r\n");
  		  time_set=1;
	  }
    /* USER CODE END WHILE */

         注意和前面简介说过，确保时间和日期值之间的一致性，先处理时间（时分秒），在处理日期（年月日），在stm32l4xx_hal_rtc.c的HAL_RTC_GetTime函数注释中也有明确要求如下，“您必须在HAL_RTC_GetTime（）之后调用HAL_RTC_GetDate（）来解锁值以确保时间和日期值之间的一致性。读取RTC当前时间锁定日历阴影寄存器中的值，直到读取当前日期以确保时间和日期值之间的一致性。”：

四、编译及测试

        和本专栏其他博文一样，设置好工程输出目标格式支持，配置好运行调试支持后，点击编译工程及运行按钮，完成工程编辑及下载。       

        打开串口助手工具，连接到开发板，测试

        【1】按键KEY1，读取RTC时间，读取出的时间就去前面在cubeMX 设置的时间，并开始计数，因此分秒有差异。

         【2】按键KEY2设置时间，并按格式输入时间，然后在按键KEY1读取新的RTC时间，如下图所示，设置时间生效。

         【3】按开发板上的Reset按键，系统复位，再按键KEY2读取RTC时间，时间依然正常计数

         【4】断电一会，然后重新上电，再按键KEY2读取RTC时间，时间恢复到CubeMX设置的初始时间（即为断电后，原来写入的标识无法保持，HAL_RTCEx_BKUPRead读取标记失败重新初始化）。

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