1. RTC实时时钟简介

2. RTC框图

3. RTC初始化和配置

3.1 RTC和低功耗模式

3.2 RTC中断

4. RTC相关寄存器

4.1 时间寄存器：RTC_TR

4.2 日期寄存器：RTC_DR

4.3 亚秒寄存器：RTC_SSR

4.4 控制寄存器：RTC_CR

4.5 RTC初始化和状态寄存器：RTC_ISR

4.6 预分频寄存器：RTC_PRER

4.7 唤醒定时器寄存器：RTC_WUTR

4.8 闹钟A寄存器：RTC_ALRMAR

4.9 写保护寄存器：RTC_WPR

4.10 等同于EEPROM记忆芯片的备份寄存器：RTC_BKPxR

4.11 备份区域控制寄存器：RCC_BDCR

5. 库函数配置RTC

6. 实验程序

6.1 日历配置

6.2 闹钟配置

6.3 周期性自动唤醒配置

6.4 实验完整程序

6.4.1 main.c

6.4.2 RTC.c

6.4.3 RTC.h

6.4.4 总结

1. RTC实时时钟简介

实时时钟RTC是一个独立的BCD定时器 / 计数器。RTC提供一个日历时钟、两个可编程闹钟中断，以及一个具有中断功能的周期性可编程唤醒标志。RTC还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。

两个32位寄存器包含二进码十进数格式(BCD)的秒、分钟、小时（12或24小时制）、星期几、日期、月份和年份。此外，还可提供二进制格式的亚秒值。同时系统可以自动将月份的天数补偿为28、29（闰年）、30和31天。并且还可以进行夏令时补偿。其他32位寄存器还包含可编程的闹钟亚秒、秒、分钟、小时、星期几和日期。

此外，还可以使用数字校准功能对晶振精度的偏差进行补偿。上电复位后，所有RTC寄存器都会受到保护，以防止可能的非正常写访问。

注意：无论器件是处于运行模式、低功耗模式或者复位模式，只要电源电压保持在正常工作范围，RTC就不会停止工作。

2. RTC框图

时钟和预分频器：

实时时钟和日历：

        STM32F4的RTC日历时间（RTC_TR）和日期（RTC_DR）寄存器，用于存储时间和日期，也可以用于设置时间和日期，可以通过与PCLK1同步的影子寄存器来访问，这些时间和日期寄存器也可以直接访问。

        每隔2个RTCCLK周期，当前日历值便会复制到影子寄存器，并置位RTC_ISR寄存器的RSF位。我们可以读取RTC_TR和RTC_DR来得到当前的时间和日期信息。

        注意：时间和日期都是以BCD码的格式存储的，读出来时需要转换为10进制数据，中间存在一个转换关系。

可编程闹钟：

STM32F4提供两个可编程闹钟：闹钟A（ALARM_A）和闹钟B （ALARM_B）。通过RTC_CR寄存器的ALRAE和ALRBE位置1来使能可编程闹钟功能。当日历的亚秒、秒、分、小时、日期分别与闹钟寄存器RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR和RTC_ALRMBSSR/RTC_ALRMBR中的值匹配时，则可以产生闹钟。

如果配置A闹钟，则配置RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR即可。

如果配置B闹钟，则配置RTC_ALRMBSSR/RTC_ALRMBR即可。

周期性自动唤醒：

周期性唤醒功能，由一个16位可编程自动重载递减计数器（RTC_WUTR）生成，可用于周期性中断/唤醒。

唤醒定时器的时钟输入可以是：2 4 6 8或者16分频的RTC时钟（RTCCLK），也可以是ck_spre时钟。

当选择RTCCLK作为输入时钟时，可配置的唤醒中断周期介于122us和32s之间，分辨率最低为61us。

当选择ck_spre作为输入时钟时，可得到的唤醒时间为1s到36h左右，分辨率为1秒。

初始化完成后，定时器开始递减计数。在低功耗模式下，使能唤醒功能时，递减计数保持有效。当计数器计数到0时，RTC_ISR寄存器的WUTF标志会置1，并且唤醒寄存器会使用其重载值（RTC_WUTR寄存器值）重载，之后必须用软件清0 WUTF 标志；

3. RTC初始化和配置

RTC寄存器访问：

RTC寄存器为32位寄存器。除了当BYPSHAD=0时对日历影子寄存器执行的读访问之外，APB接口会在访问RTC寄存器时引入两个等待周期。

RTC寄存器写保护：

系统复位后，可通过PWR电源控制寄存器（PWR_CR）的DBP位保护RTC寄存器以防止非正常的写访问。必须将DBP位置1才能使能RTC寄存器写访问。在上电复位后，所有的RTC寄存器均受到写保护。通过向写保护寄存器（RTC_WPR）写入一个密钥来使能对RTC寄存器的写操作。

日历初始化和配置：

1. 将 RTC_ISR 寄存器中的 INIT 位置 1 进入初始化模式。在此模式下，日历寄存器停止工作并且这时候的值是可以更新的；

2. 等待RTC_ISR寄存器的INITF位置1，当该位置1时，进入初始化阶段模式，大约需要2个RTCLCK时钟周期。

3. 要为日历计数器生成 1 Hz 时钟，应首先编程 RTC_PRER 寄存器中的同步预分频系数，然后编程异步预分频系数。

4. 在影子寄存器（RTC_TR 和 RTC_DR）中加载初始时间和日期值，然后通过 RTC_CR 寄存器中的 FMT 位配置时间格式（12 或 24 小时制）。

5. 通过清零 INIT 位退出初始化模式。随后，自动加载实际日历计数器值，在 4 个 RTCCLK 时钟周期后重新开始计数。

注意：初始化序列结束以后，日历开始计数。

夏令时：

可通过RTC_CR寄存器的SUB1H、ADD1H、BKP位管理夏令时。

利用SUB1H和ADD1H，软件只需要单次操作便可在日历中减去或增加一个小时，无需执行整个初始化步骤。

编译闹钟：

要对可编程的闹钟（闹钟 A 或闹钟 B）进行编程或更新：

1. 将 RTC_CR 寄存器中的 ALRAE 或 ALRBE 位清零以禁止闹钟 A 或闹钟 B。

2. 轮询 RTC_ISR 寄存器中的 ALRAWF 或 ALRBWF 位，直到其中一个置 1，以确保闹钟寄存器可以访问。大约需要 2 个 RTCCLK 时钟周期（由于时钟同步）。

3. 编程闹钟 A 或闹钟 B 寄存器（RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR 或 RTC_ALRMBSSR/RTC_ALRMBR）。

4. 将 RTC_CR 寄存器中的 ALRAE 或 ALRBE 位置 1 以再次使能闹钟 A 或闹钟 B。

编程唤醒寄存器：

1.清零 RTC_CR 中的 WUTE 以禁止唤醒定时器。

2. 轮询 RTC_ISR 中的 WUTWF，直到该位置 1，以确保可以访问唤醒自动重载定时器和 WUCKSEL[2:0] 位。大约需要 2 个 RTCCLK 时钟周期（由于时钟同步）。

3. 编程唤醒自动重载值 WUT[15:0]，并选择唤醒时钟（RTC_CR 中的 WUCKSEL[2:0] 位）。将 RTC_CR 寄存器中的 WUTE 位置 1 以再次使能定时器。唤醒定时器重新开始递减计数。

3.1 RTC和低功耗模式

3.2 RTC中断

所有的RTC中断均与EXTI控制器相连：

要使能RTC闹钟中断，须

1. 将EXTI线17配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。

2. 配置NVIC中的RTC_Alarm IRQ通道并将其使能。

3. 配置RTC以生成RTC闹钟（闹钟A或者闹钟B）。

要使能RTC唤醒中断，须

1. 将EXTI线22配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。

2. 配置NVIC中的RTC_WKUP IRQ通道并将其使能。

3. 配置RTC以生成RTC唤醒定时器事件。

要使能RTC入侵中断，须

1. 将EXTI线21配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。

2. 配置NVIC中的TAMP_STAMP IRQ通道并将其使能。

3. 配置RTC以检测RTC入侵事件。

要使能RTC时间戳中断，须

1. 将EXTI线21配置为中断模式并将其使能，然后选择上升沿有效。

2. 配置NVIC中的TAMP_STAMP IRQ通道并将其使能。

3. 配置RTC以检测RTC时间戳事件。

4. RTC相关寄存器

4.1 时间寄存器：RTC_TR

时间寄存器：RTC_TR（RTC time register） RTC_TR是日历时间影子寄存器。只能在初始化模式下对该寄存器执行写操作。

注意：该寄存器下数据保存是BCD格式的，读取之后需要进行转换（这也是STM32的优越性，51单片机必须手动转换成BCD码；而STM32单片机只需要通过该寄存器就可以完成二进制到BCD码的转换），才是10进制的时分秒数据，在初始化模式下，对该寄存器进行写操作，可以设置时间。

4.2 日期寄存器：RTC_DR

日期寄存器：RTC_DR（RTC data register）RTC_DR是日历日期影子寄存器。只能在初始化模式下对该寄存器执行写操作。

注意：该寄存器的数据同样采用BCD码格式，在初始化模式下，对该寄存器进行写操作，可以设置日期。

4.3 亚秒寄存器：RTC_SSR

亚秒寄存器：RTC_SSR（RTC sub second register）

很显然，该寄存器用于设置更精确的时间。

4.4 控制寄存器：RTC_CR

控制寄存器：RTC_CR（RTC control register）下图为配置闹钟A，配置闹钟B原理一样，只需要配置相应的位A-->B即可。

4.5 RTC初始化和状态寄存器：RTC_ISR

RTC初始化和状态寄存器：RTC_ISR（RTC initialization and status register）

4.6 预分频寄存器：RTC_PRER

预分频寄存器：RTC_PRER（RTC prescaler register）

注意：该寄存器必须在初始化模式下INITF=1下，才可以进行。

4.7 唤醒定时器寄存器：RTC_WUTR

唤醒定时器寄存器：RTC_WUTR（RTC wakeup timer register）

注意：该寄存器必须在RTC_ISR的WUTWF=1下，才可以进行。

4.8 闹钟A寄存器：RTC_ALRMAR

闹钟A寄存器：RTC_ALRMAR（RTC alarm A register）

该寄存器用于设置闹钟A，当位30 WDSEL选择1时，使用星期制闹钟；

该寄存器的配置，必须等待RTC_ISR的ALRAWF为 1 才可以进行。

4.9 写保护寄存器：RTC_WPR

写保护寄存器：RTC_WPR（RTC write protection register）

写保护寄存器的低八位有效。上电后，除了RTC_ISR[13:8]、RTC_TAFCR和RTC_BKPxR寄存器，必须依次写入：0xCA、0x53两个关键字到写保护寄存器RTC_WPR，才可以解锁。写一个错误的关键字将再次激活RTC的寄存器写保护。

4.10 等同于EEPROM记忆芯片的备份寄存器：RTC_BKPxR

备份寄存器：RTC_BKPxR（RTC backup registers）（很重要）

该寄存器组总共有20个，每个寄存器都是32位，可以存储80个字节的用户数据，这些寄存器在备份域中实现，可在VDD电源关闭时通过VBAT保持上电状态。备份寄存器不会在系统复位或电源复位时复位，也不会在MCU从待机模式唤醒时复位。

我们可以用BKP来存储一些重要信息，相当于一个EEPROM（类似于51上的记忆存储芯片），不过这个EEPROM需要电池来维持他的数据。

4.11 备份区域控制寄存器：RCC_BDCR

RTC的时钟源选择及使能设置是通过这个寄存器来实现的，所以我们在RTC操作之前先要通过这个寄存器选择RTC时钟源，然后才能开始其他操作。

5. 库函数配置RTC

1. 使能电源时钟，并使能RTC及RTC后备寄存器写访问

电源时钟使能，通过RCC_APB1ENR寄存器来设置；RTC及RTC备份寄存器的写访问，通过PWR_CR寄存器的DBP位设置；

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //使能PWR时钟 -----------前面的标志就是对应需要使用的寄存器

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能后备寄存器访问

2. 开启外部低速振荡器，选择RTC时钟，并使能

这一步骤，只需要在RTC初始化的时候执行一次即可，不需要每次上电都执行，这些操作都是通过 4.11 介绍的备份区域控制寄存器RCC_BDCR 来实现的。

RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON); //LSE 开启

RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //设选择LSE作为RTC时钟

RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟

3. 初始化RTC，设置RTC的分频，以及配置RTC函数

该步骤同以往学习的初始化结构体一样，设置结构体变量，分别去配置结构体成员变量即可。

ErrorStatus RTC_Init(RTC_InitTypeDef* RTC_InitStruct); //RTC初始化函数，RTC初始化参数结构体为RTC_InitTypeDef定义；

typedef struct 
{  
uint32_t RTC_HourFormat;  //设置RTC时间格式
//也就是控制寄存器CR的FMT位。可以选择为24小时/12小时格式；RTC_HourFormat_24/RTC_HourFormat_12；
uint32_t RTC_AsynchPrediv;  //设置RTC的异步分频系数
//也就是设置RTC_PRER寄存器的PREDIV_A位的值。
//注意：异步预分频系数为7位，所以最大值为0x7F，不能超过这个值
uint32_t RTC_SynchPrediv;    //设置RTC同步预分频系数
//也就是设置RTC_PRER寄存器的PREDIV_S位的值
//注意：同步预分频系数为15位，所以最大值为0x7FFF，不能超过这个值
}RTC_InitTypeDef;

//初始化函数时：
//RTC_Init函数在设置RTC相关参数之前，会先取消RTC写保护，这个操作通过向寄存器RTC_WPR写入
//0xCA和0X53两个数据来实现


RTC->WPR=0XCA;
RTC->WPR=0X53;



//先取消写保护之后，通过上述寄存器的学习，我们知道想要对寄存器进行写操作
//必须先进入RTC初始化模式，才可以进行

ErrorStatus RTC_EnterInitMode(void); //进入RTC初始化模式的函数

//当进去初始化模式之后，RTC_Init函数才去设置RTC->CR和RTC->PRER寄存器的值。在设置完成以后
//我们还需要通过程序退出初始化模式

void RTC_ExitInitMode(void)  //退出RTC初始化模式的函数

//最后开启RTC写保护

RTC->WPR=0XFF;

4. 设置RTC时间

ErrorStatus RTC_SetTime(uint32_t RTC_Format, RTC_TimeTypeDef* RTC_TimeStruct); //设置RTC时间的函数，其实质上是设置RTC_TR 寄存器相关位的值

该函数第一个参数RTC_Format用来设置输入的时间格式；可选择为BIN和BCD，RTC_Format_BIN或者RTC_Format_BCD；

//第二个参数为初始化结构体RTC_TimeTypeDef

typedef struct 
{  
uint8_t RTC_Hours;  //时间参数的小时
uint8_t RTC_Minutes;  //分钟
uint8_t RTC_Seconds;  //秒
uint8_t RTC_H12;   //AM/PM符号
}RTC_TimeTypeDef;

5. 设置RTC日期

ErrorStatus RTC_SetDate(uint32_t RTC_Format, RTC_DateTypeDef* RTC_DateStruct); //设置RTC日期函数其实质是访问RTC_DR寄存器来设置相关位；

第一个参数也是设置时间格式，BCD还是BIN；

//第二个初始化参数为结构体RTC_DateTypeDef

typedef struct 
{  
uint8_t RTC_WeekDay; //设置日期为星期几
 uint8_t RTC_Month;  //月份
uint8_t RTC_Date;  //日期
uint8_t RTC_Year;   //年份
}RTC_DateTypeDef;

6. 获取RTC当前日期和时间

void RTC_GetTime(uint32_t RTC_Format, RTC_TimeTypeDef* RTC_TimeStruct); //获取当前RTC时间的函数

void RTC_GetDate(uint32_t RTC_Format, RTC_DateTypeDef* RTC_DateStruct); //获取当前RTC日期的函数

这两个函数的实质就是读取RTC_TR和RTC_DR寄存器的时间和日期的值，然后将值存放到相应的结构体中。

//RTC初始化
//返回值：0初始化成功
//		  1 LSE开启失败
u8 My_RTC_Init(void)
{
	u16 retry=0x1FFF;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);//使能PWR时钟
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能后备寄存器
	
	if(RTC_ReadBackupRegister(RTC_BKP_DR0)!=0x5051)//判断是否为第一次配置，这里的0x5051完全是自己设置的一个标志位
		//RTC_ReadBackupRegister叫做读取后备寄存器，RTC_BKP_DR0为寄存器的标志位，如果读取标志位不为我们设置的0x5051
    //(0x5051是我们随便构想的一个32位值，如果是第一次配置该寄存器，不可能第一次的值就是我们随便构想的值)
	//则表示是第一次配置，执行下述程序；如果不是第一次配置，断电从启后会跳过该代码
	{
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//LSE开始，打开时钟
		while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY)==RESET)//while循环判断LSE开启的状态位是否置1
			//显然while循环离开的标志是获取的状态位RCC_FLAG_LSERDY等于1，离开也就代表这LSE开启成功
		{
			retry++;
			delay_ms(10);
		}
		if(retry==0)
			return 1;//LSE开启失败
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//既然程序没有返回1能来到这，一定表示LSE开启成功了，那么设置LSE作为RTC时钟
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//设置完RTC时钟以后，使能该时钟
		
		RTC_InitTypeDef RTC_InitStructure;
		
		RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv=0x7F;//异步预分频系数 1~0x7F
		RTC_InitStructure.RTC_HourFormat=RTC_HourFormat_24; //24小时格式
		RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv=0xFF;//同步预分频系数 0~7FFF
		
		RTC_Init(&RTC_InitStructure);  //RTC_Init是库函数定义好的结构体，直接调用即可，也正因为如此，我们的初始化函数不可以设置为RTC_Init
		
		RTC_Set_Time(23,59,59,RTC_H12_AM);//根据上面自己设置的函数，设置时间，因为这个是第一次配置才会调用该程序，所以SetTime会供主函数GetTime调用
		RTC_Set_Date(23,1,21,6);  	
		
		RTC_WriteBackupRegister(RTC_BKP_DR0,0x5051);//程序能来到这里，表示上面的初始化已经完成了，并且是第一次配置的，这里将后备寄存器的状态位设置为0x5051
		//断电重启以后，不在重复执行该程序；0x5051对应if判断中设置的状态位；
		//在这里，如果想要每次重启以后都能执行上述时间，可以通过每次都设置新的状态位值来实现
	}
	return 0;//初始化成功
}

6. 实验程序

该实验的实验现象是在LCD屏上呈现日历；

仔细分析RTC框图，任何配置都是基于该概况图的；