前言
...
UINX时间戳定义
UNIX时间戳是一种表示时间的方法，广泛用于计算机系统和网络协议中。它定义的时间起点是1970年1月1日午夜（协调世界时UTC），也就是所谓的“UNIX纪元”开始的时刻。
Unix 时间戳(Unix Timestamp)定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数不考虑闰秒，时间戳是一个计数器数值，从1970年1月1日0时0分0秒开始，到现在总共所经过的秒数，时间戳存储在一个秒计数器中，秒计数器为32位/64位的整型变量，世界上所有时区的秒计数器相同，不同时区通过添加偏移来得到当地时间。
UTC与GMT
GMT（Greenwich Mean Time）格林尼治标准时间是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时，以此确定计时标准。
UTC（Universal Time Coordinated）协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时，UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致。
时间戳与日历时间转换
在C语言提供的标准库中，time时间模块（time.h），提供了日历时间和时间戳转换的相关函数，在不使用操作系统的逻辑程序中常使用UNIX时间戳实现系统的计时，时间校准等功能，其中需要对获取到的时间做时区和格式的转换。
C语言提供有关时间戳转换的相关函数：
C语言库函数文件中定义好的有关时间戳的格式
部分转换示例函数：
RTC实时时钟
实时时钟 RTC 通常用于日历时钟。 RTC 电路分属于两个电源域。 一部分位于备份域中，该部分包括一个 32 位的累加计数器、一个闹钟、一个预分频器、一个分频器以及 RTC 时钟配置寄存器。这表明系统复位或者从待机模式唤醒时， RTC 的设置和时间都保持不变。另一部分位于VDD 电源域中，该部分只包括 APB 接口以及一组控制寄存器。
RTC 基本硬件结构：
以上包含三个外部时钟，一个是外部高速时钟，一个是外部低速时钟，一个是内部低速时钟，经过RTCCLK实时时钟时候，选择是否对时钟的频率进行分频，包含一个预分频器，分频器对频率进行分频，提供三个中断，分别是秒中断，溢出中断（溢出中断由CNT计数器计数溢出后产生，CNT最大的计数范围是65535个），提供32位闹钟ALRM为系统提供闹钟中断，最后经中断输出控制，进入NVIC（嵌套中断向量控制器，配置通道通道中断优先级，开启中断）。
RTC 基本硬件结构
以上是STM32RTC硬件结构程序框图与GD32大致相同。
RTC 主要特征
32位可编程计数器，用于计数运行时间
可编程的预分频器： 分频系数最高可达 220
独立时钟域：
A) PCLK1 时钟域
B) RTC 时钟域（该时钟必须比 PCLK1 时钟至少慢 4 倍）
RTC 时钟源：
A) HXTAL 时钟除以 128
B) LXTAL 振荡电路时钟
C) IRC40K 振荡电路时钟
可屏蔽的中断源：
A) 闹钟中断
B) 秒中断
C) 溢出中断
RTC 时钟源
在GD32这款MCU中RTC（实时时钟）一共有三个时钟源分别如下所示：
（A) HXTAL 时钟除以 128
（B) LXTAL 振荡电路时钟
（C) IRC40K 振荡电路时钟
BKP 备份寄存器
备份寄存器可在 VDD 电源关闭时由 VBAT 供电，备份寄存器有 42 个16 位(84字节)寄存器可用来存储并保护用户应用数据，从待机模式唤醒或系统复位也不会对这些寄存器造成影响。
此外，BKP 寄存器也可实现侵入检测和 RTC 校准功能。
在复位之后,任何对备份域寄存器的写操作都将被禁止，也就是说，备份寄存器和 RTC 不允许写访问。为使能对备份寄存器和 RTC的写访问，首先通过设置 RCU APB1EN 寄存器的PMUEN 和 BKPIEN 位来打开电源和备份接口时钟，然后再通过设置 PMU CTL 寄存器的BKPWEN 位来使能对备份域中寄存器的写访问。
RTC 复位
APB 接口和 RTC_INTEN 寄存器会随着系统复位进行复位。 RTC 内核（预分频器、分频器、计数器以及闹钟）只会随备份域复位进行复位。通过下面的步骤，可以在复位后访问备份域寄存器以及 RTC 寄存器：
1．通过对 RCU_APB1EN 寄存器中的 PMUEN 和 BKPEN 位进行置位，使能电源以及备份接口时钟。
2．通过对 PMU_CTL 中的 BKPWEN 位进行置位，使能对备份域寄存器和 RTC 的访问。
RTC 读取
APB 接口和 RTC 内核分属于两个不同电源域。
在 RTC 内核中，只有计数器和分频器寄存器为可读寄存器。这两个寄存器的值以及 RTC 标志会在每个 RTC 时钟的上升沿进行内部更新，并与 APB1 时钟进行重新同步。
当 APB 接口从禁用状态使能后，建议不要立即进行读操作，因为这些寄存器的首次内部更新可能尚未完成。这表明，在系统复位、电源复位、从待机/深度睡眠模式下唤醒时， APB 接口是被禁用的，但是 RTC 内核仍然保持运行。在这类情况下，正确的读操作应该先将 RTC_CTL寄存器的 RSYNF 清零并等待其被硬件置位。 WFI 和 WFE 指令对于 RTC 的 APB 接口没有影响
栈，堆，静态区存储
栈存储、静态区存储和堆存储是程序中不同类型的内存分配方式。它们各自有不同的特点和生命周期。下面是这三种存储方式的概述：
1. 栈存储 (Stack Storage)
- 用途: 用于存储局部变量和函数调用时的临时数据。
- 特点:
- 栈上的数据由编译器自动管理。
- 分配速度快，因为栈空间是预先分配好的。
- 栈空间有限，不适合存储大量数据。
- 栈上的数据具有固定的生存期，当函数退出时，这些数据会被自动销毁。
- 生命周期: 栈上的数据在其作用域内存在，当作用域结束时，数据被销毁。
2. 静态区存储 (Static Storage)
- 用途: 用于存储全局变量、静态局部变量以及常量。
- 特点:
- 静态区的数据在整个程序运行期间存在。
- 编译器会在程序启动前分配静态存储空间。
- 静态局部变量仅在其声明的函数内部可见，但其生命周期贯穿整个程序运行过程。
- 全局变量在整个程序中可见。
- 常量通常存储在只读的静态存储区域。
- 生命周期: 静态区的数据在程序启动时创建，在程序结束时销毁。
3. 堆存储 (Heap Storage)
- 用途: 用于动态分配的大块内存。
- 特点:
- 堆空间是在程序运行时动态分配的。
- 分配速度较慢，因为需要搜索合适的内存块。
- 堆空间相对较大，适合存储大量数据。
- 堆上的数据由程序员手动管理，需要显式地分配和释放。
- 堆空间可能会产生内存碎片。
- 生命周期: 堆上的数据由程序员控制，一般通过
malloc,calloc,realloc,free(C) 或new,delete(C++) 进行分配和释放。
代码案例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void func() {
int stack_var = 1; // 栈存储
static int static_var = 2; // 静态区存储
int *heap_var = malloc(sizeof(int)); // 堆存储
*heap_var = 3;
printf("Stack var: %d\n", stack_var);
printf("Static var: %d\n", static_var);
printf("Heap var: %d\n", *heap_var);
free(heap_var); // 释放堆上的内存
}
int main() {
func();
func(); // 注意静态变量的值不会重置
return 0;
}注：在这个示例中，stack_var 存储在栈上，每个函数调用时都会重新分配；static_var 存储在静态区，它在两次函数调用间保持相同的值；heap_var 存储在堆上，需要手动分配和释放。
UNIX 时间戳验证
验证采用调用C语言提供的库函数time.h文件的方式，通过时间戳的获取显示验证程序的执行结果为后续的学习做好铺垫。
引入库函数文件：
#include <time.h>
#include <stdlib.h>main 函数程序：
1.0 版：
int main(void)
{
DrvInit();
AppInit();
// 定义一个时间戳的变量
time_t timeStamp = 100000000;
// 定义一个结构体变量
struct tm* timeInfo = NULL;
// 将时间戳的秒数转换为时间
timeInfo = gmtime(&timeStamp);
printf
(
"gmtime, %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
timeInfo->tm_year + 1900,
timeInfo->tm_mon + 1,
timeInfo->tm_mday,
timeInfo->tm_hour,
timeInfo->tm_min,
timeInfo->tm_sec
);
timeInfo = localtime(&timeStamp);
printf
(
"localtime, %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
timeInfo->tm_year + 1900,
timeInfo->tm_mon + 1,
timeInfo->tm_mday,
timeInfo->tm_hour,
timeInfo->tm_min,
timeInfo->tm_sec
);
while (1)
{
TaskHandler();
}
}将获取到的UNIX时间戳转换为指定的格式
2.0 版：
int main(void)
{
DrvInit();
AppInit();
// 定义一个时间戳的变量
time_t timeStamp = 1000000000;
// 定义一个结构体变量
struct tm* timeInfo = NULL;
// 将时间戳的秒数转换为时间
// timeInfo = gmtime(&timeStamp);
// printf
// (
// "gmtime, %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
// timeInfo->tm_year + 1900,
// timeInfo->tm_mon + 1,
// timeInfo->tm_mday,
// timeInfo->tm_hour,
// timeInfo->tm_min,
// timeInfo->tm_sec
// );
timeInfo = localtime(&timeStamp);
printf
(
"localtime, %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
timeInfo->tm_year + 1900,
timeInfo->tm_mon + 1,
timeInfo->tm_mday,
timeInfo->tm_hour,
timeInfo->tm_min,
timeInfo->tm_sec
);
printf("%s\n",asctime(timeInfo));
//另外一个接口函数
char timeArr[80];
// 根据我们传入的格式解析结构体里面的成员
strftime(timeArr,80,"%Y-%m-%d %H:%M:%S",timeInfo);
printf("%s\n",timeArr);
while (1)
{
TaskHandler();
}
}获取本地戳转换为对应格式
3.0 版：
int main(void)
{
DrvInit();
AppInit();
// 定义一个时间戳的变量
time_t timeStamp = 1000000000;
// 定义一个结构体变量
struct tm* timeInfo = NULL;
// timeInfo = Test();
// printf("address of timeInfo is 0x%p\n",timeInfo);
// timeInfo = Test();
// printf("address of timeInfo is 0x%p\n",timeInfo);
// 将时间戳的秒数转换为时间
// timeInfo = gmtime(&timeStamp);
// printf
// (
// "gmtime, %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
// timeInfo->tm_year + 1900,
// timeInfo->tm_mon + 1,
// timeInfo->tm_mday,
// timeInfo->tm_hour,
// timeInfo->tm_min,
// timeInfo->tm_sec
// );
timeInfo = localtime(&timeStamp);
printf("address of timeInfo is 0x%p\n",timeInfo);
timeInfo = localtime(&timeStamp);
printf("address of timeInfo is 0x%p\n",timeInfo);
printf
(
"localtime, %d-%d-%d %d:%d:%d\n",
timeInfo->tm_year + 1900,
timeInfo->tm_mon + 1,
timeInfo->tm_mday,
timeInfo->tm_hour,
timeInfo->tm_min,
timeInfo->tm_sec
);
printf("%s\n",asctime(timeInfo));
//另外一个接口函数
char timeArr[80];
// 根据我们传入的格式解析结构体里面的成员
strftime(timeArr,80,"%Y-%m-%d %H:%M:%S",timeInfo);
printf("%s\n",timeArr);
while (1)
{
TaskHandler();
}
}程序的执行结果：
两次打印输出程序的打印输出的地址是一致的，在malloc等函数开辟栈堆空间中的地址存储的位置是一致的，使用堆进行存储需要手动的分配和释放，而使用栈存储的地址，存储数据的地址空间是不一致的。
简单来讲就是静态局部变量指针函数内存管理的区别
RTC 初始化
RTC 软件架构
RTC API接口及数据结构定义
RTC 驱动程序
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后记
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time - > 2024-7-29
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