RTC时钟

实时时钟(RTC)是一个专用的计数器 / 定时器,可提供日历信息,包括小时、分钟、秒、日、月份、年份以及星期。RTC 具有两个独立闹钟,时间、日期可组合设定,可产生闹钟中断,并通过引脚输出;支持时间戳功能,可通过引脚触发,记录当前的日期和时间,同时产生时间戳中断;支持周期中断;支持自动唤醒功能,可产生中断并通过引脚输出;支持1Hz 方波和RTCOUT 输出功能;支持内部时钟校准补偿。

CW32L083 内置经独立校准的 32kHz 频率的 RC 时钟源,为 RTC 提供驱动时钟,RTC 可在深度休眠模式下运行, 适用于要求低功耗的应用场合。

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RTC功能框图

RTC 时钟源RTCCLK 通过CR1寄存器进行选择,可选源为LSE、LSI和 HSE分频时钟。

主要功能

实时时钟 (RTC) 主要由专用的高精度 RTC 定时器组成,时钟源可选择外部低速时钟 LSE 或内部低速时钟 LSI,当选择外部高速时钟 HSE 时,因精度受限只能用作一般定时 / 计数器。 

时间寄存器 RTC_TIME 和日期寄存器 RTC_DATE,以 BCD 码格式分别记录当前的时间和日期值,在对其写入时会自动进行合法性检查,任何非法的时间或日期值将不能被写入,如 32 日、2A 时、61 秒、13 月等。

日期寄存器 RTC_DATE 中,YEAR 位域表示年,有效值 0 ~ 99;MONTH 位域表示月,有效值 1 ~ 12;DAY 位域表 示日,有效值 1 ~ 31;WEEK 位域表示星期,有效值 0 ~ 6,其中 0 表示星期日,1 ~ 6 表示星期一至星期六。

时间寄存器 RTC_TIME 中,SECOND 位域表示秒,有效值 0 ~ 59;MINUTE 位域表示分,有效值 0 ~ 59;HOUR 位域代表小时,有效值为 1 ~ 12 或 0 ~ 23;HOUR 位域的最高位代表 AM/PM(上午 / 下午):- ‘0’表示 AM - ‘1’表示 PM HOUR。控制寄存器 RTC_CR0 的 H24 位域用于选择 12 或 24 小时制:• H24 为‘1’时,选择 24 时制 • H24 为‘0’时,选择 12 时制。HOUR位域值含义详细见下表:

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其他功能

1.闹钟 A 和闹钟 B 

RTC 支持 2 个独立闹钟(闹钟 A 和闹钟 B),可在一周内任意时刻产生闹钟事件,并产生闹钟中断,同时将闹钟匹配事件通过外部 RTC_OUT 引脚输出。设置控制寄存器 RTC_CR2 的 ALARMAEN 和 ALARMBEN 位域为 1,可分别单独使能闹钟 A 和闹钟 B。通过设置闹钟 A、B 控制寄存器(RTC_ALARMA 和 RTC_ALARMB)的时、分、秒匹配控制位 HOUREN、 MINUTEEN、SECONDEN 和时、分、秒计数值 HOUR、MINUTE、SECOND,可设定闹钟在‘xx 时 xx 分 xx 秒’, 或‘xx 分 xx 秒’或‘xx 时 xx 分’或‘xx 时’等多种组合产生闹钟事件;闹钟星期使能控制位 WEEKMASK,可选择一周中的任意一天产生闹钟事件,bit0 代表星期日,bit1 ~ 6 代表星期一至星期六。采用 12 或 24 小时制,闹钟控制寄存器 RTC_ALARMx(x = A, B) 的设置值可能不同,示例如下表:

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2.周期中断功能:RTC 内置周期中断模块,可产生固定周期的中断信号。

3.自动唤醒功能

自动唤醒定时器是一个 16 位可编程自动重载减法计数器,计数时钟源为RTCCLK或者RTC1HZ时钟。定时范围为:61μs ~ 145h。当计数器溢出时,可产生自动唤醒中断,并将溢出标志通过 RTC_OUT 引脚输出。设置控制寄存器 RTC_CR2 的 AWTEN 位域为 1 使能自动唤醒功能,该功能专为低功耗应用场合而设计,可工作于 MCU 的全部工作模式。

自动唤醒定时器计数周期由计数时钟源和重载寄存器 RTC_AWTARR 决定,定时时长计算公式为:自动唤醒定时器定时周期 =(RTC_AWTARR+1)/ 唤醒定时器计数时钟频率 最短定时:( 0+1 ) / 16384Hz = 61μs 最长定时:(65535+1) / 0.125Hz = 524288s = 8738min ≈ 145.63h 通过 RTC 中断使能寄存器 RTC_IER 的 AWTIMER 位域,可选择自动唤醒定时器溢出时是否产生中断请求。

4.时间戳功能 

RTC 支持时间戳功能,即通过 RTC_TAMP 引脚触发,将当前时间和日期分别保存到时间戳日期寄存器 RTC_TAMPDATE 和时间戳时间寄存器 RTC_TAMPTIM,同时可产生时间戳中断。控制寄存器 RTC_CR2 的 TAMPEDGE 位域用来选择触发时间戳的信号是上升沿还是下降沿有效,RTC_CR2 寄存 器的 TAMPEN 位域用于使能时间戳功能。用户可灵活选择触发引脚 RTC_TAMP,并需配置该引脚为数字输入和复用功能,具体 RTC_TAMP 引脚请参考数据手册引脚定义。当发生时间戳事件时,时间戳事件标志位 RTC_ISR.TAMP 会被置 1,如果设置了时间戳中断使能位 RTC_IER.TAMP 为 1,将产生中断请求。如果发生第一次时间戳事件后,未通过软件清除 RTC_ISR.TAMP 标志位,又产生了第二次时间戳事件,时间戳溢出标志位 RTC_ISR.TAMPOV 会被置 1,如果设置了时间戳溢出中断使能位 RTC_IER.TAMPOV 为 1,将产生中断请求。

实际例程操作——RTC初始化,日期时间读取,间隔中断,闹钟设置

1.系统时钟初始化设置

void RCC_Configuration(void)
{
    RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);   //设置系统时钟为8M
    RCC_LSE_Enable(RCC_LSE_MODE_OSC, RCC_LSE_AMP_NORMAL, RCC_LSE_DRIVER_NORMAL); 
    // 打开LSE时钟,作为RTC的计数时钟
    RCC_APBPeriphClk_Enable1(RCC_APB1_PERIPH_RTC, ENABLE);  //打开RTC模块工作时钟
}

2.配置输出时间所需GPIO口以及串口UART配置

void LogInit(void)
{
        SerialInit(LOG_SERIAL_BPS);
}
static void SerialInit(uint32_t BaudRate)
{
    uint32_t PCLK_Freq;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    UART_InitTypeDef UART_InitStructure = {0};
    PCLK_Freq = SystemCoreClock >> pow2_table[CW_SYSCTRL->CR0_f.HCLKPRS];
    PCLK_Freq >>= pow2_table[CW_SYSCTRL->CR0_f.PCLKPRS];
    // 调试串口使用UART5//    PB8->TX//  PB9<-RX// 时钟使能
    __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    __RCC_UART5_CLK_ENABLE();
    // 先设置UART TX RX 复用,后设置GPIO的属性,避免口线上出现毛刺
    PB08_AFx_UART5TXD();
    PB09_AFx_UART5RXD();
    PIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    UART_InitStructure.UART_BaudRate = BaudRate;// 波特率
    UART_InitStructure.UART_Over = UART_Over_16;// 采样方式
    UART_InitStructure.UART_Source = UART_Source_PCLK;// 传输时钟源UCLK
    UART_InitStructure.UART_UclkFreq = PCLK_Freq;// 传输时钟UCLK频率
    UART_InitStructure.UART_StartBit = UART_StartBit_FE;// 起始位判定方式
    UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1;// 停止位长度
    UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No;// 校验方式
    UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_None;
    //硬件流控
    UART_InitStructure.UART_Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx; // 发送/接收使能
    UART_Init(CW_UART5, &UART_InitStructure);
}

3.设置输出时间日期格式

void ShowTime(void)
{

    RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct = {0};
    RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct = {0};
    static uint8_t *WeekdayStr[7]= {"SUN","MON","TUE","WED","THU","FRI","SAT"};
    static uint8_t *H12AMPMStr[2][2]= {{"AM","PM"},{"",""}};

    RTC_GetDate(&RTC_DateStruct);// 取用当前日期,BCD格式
    RTC_GetTime(&RTC_TimeStruct);// 获取当前时间,BCD格式
    printf(".Date is 20%02x/%02x/%02x(%s).Time is %02x%s:%02x:%02x\r\n", 
    RTC_DateStruct.Year, RTC_DateStruct.Month, RTC_DateStruct.Day, 
    WeekdayStr[RTC_DateStruct.Week], RTC_TimeStruct.Hour, 
    H12AMPMStr[RTC_TimeStruct.H24][RTC_TimeStruct.AMPM],RTC_TimeStruct.Minute, 
    RTC_TimeStruct.Second);//串口打印数据
}

Void RTC_GetDate(RTC_DateTypeDef* RTC_Date)
{

    uint32_t RegTmp = 0;

    RegTmp = CW_RTC->DATE;
    while (RegTmp != CW_RTC->DATE)
    {

      RegTmp = CW_RTC->DATE;    // 连续两次读取的内容一致,认为读取成功

    }

    RTC_Date->Day = (uint8_t)(RegTmp & RTC_DATE_DAY_Msk);
    RTC_Date->Month = (uint8_t)((RegTmp & RTC_DATE_MONTH_Msk) >> 8);
    RTC_Date->Year = (uint8_t)((RegTmp & RTC_DATE_YEAR_Msk) >> 16);
    RTC_Date->Week = (uint8_t)((RegTmp & RTC_DATE_WEEK_Msk) >> 24);
}

Void RTC_GetTime(RTC_TimeTypeDef* RTC_TimeStruct)
{

    uint32_t RegTmp = 0;
    RTC_TimeStruct->H24 = CW_RTC->CR0_f.H24;  // 读CR0是否需要连读两次,待硬件检测
    RegTmp = CW_RTC->TIME;
    while (RegTmp != CW_RTC->TIME)
    {
      RegTmp = CW_RTC->TIME;    // 连续两次读取的内容一致,认为读取成功
    }

    RTC_TimeStruct->Hour = (uint8_t)((RegTmp & RTC_TIME_HOUR_Msk) >> 16);
    RTC_TimeStruct->Minute = (uint8_t)((RegTmp & RTC_TIME_MINUTE_Msk) >> 8);
    RTC_TimeStruct->Second = (uint8_t)(RegTmp & RTC_TIME_SECOND_Msk);
    if (RTC_TimeStruct->H24 == RTC_HOUR12)

    {
      RTC_TimeStruct->AMPM = RTC_TimeStruct->Hour >> 5;
      RTC_TimeStruct->Hour &= 0x1f;
    }
}

4.RTC模块初始化,ErrorStatus 返回值为SUCCESS或ERROR

ErrorStatus RTC_Init(RTC_InitTypeDef* RTC_InitStruct)
{

     CW_SYSCTRL->APBEN1_f.RTC = 1;            //  启动RTC外设时钟,使能RTC模块

     if ((RCC_GetAllRstFlag() & SYSCTRL_RESETFLAG_POR_Msk) != RCC_FLAG_PORRST)  
      //不是上电复位,直接退出

     { 
       RCC_ClearRstFlag(RCC_FLAG_ALLRST);        
          return SUCCESS; 
      }

     RTC_Cmd(DISABLE);                        //  停止RTC,保证正确访问RTC寄存器

     RTC_SetClockSource(RTC_InitStruct->RTC_ClockSource);        // 设置RTC时钟源, 用户需首先启动RTC时钟源!!!
     RTC_SetDate(&RTC_InitStruct->DateStruct);// 设置日期,DAY、MONTH、YEAR必须为BCD方,星期为0~6,代表星期日,星期一至星期六
     RTC_SetTime(&RTC_InitStruct->TimeStruct); //时间,HOUR、MINIUTE、SECOND必须为BCD方式,用户须保证HOUR、AMPM、H24之间的关联正确性
     RTC_Cmd(ENABLE);
     RCC_ClearRstFlag(RCC_FLAG_ALLRST);  
     return SUCCESS;
}

5.RTC周期中断时间设置

int RTC_SetInterval(uint8_t Period)
{

    uint16_t timeout = 0xffff;
    RTC_UNLOCK();
    if (IS_RTC_START())         // 如果RTC正在运行,则使用WINDOWS、ACCESS访问
    {

      CW_RTC->CR1_f.ACCESS = 1; 
      while ((!CW_RTC->CR1_f.WINDOW) && timeout--);
      if (timeout == 0) return 1;
     }
     CW_RTC->CR0_f.INTERVAL = Period;
     CW_RTC->CR1_f.ACCESS = 0;
     RTC_LOCK();
     return 0;
}

6.设置时钟中断使能

int RTC_ITConfig(uint32_t RTC_IT, FunctionalState NewState)
{

    uint16_t timeout = 0xffff;
    RTC_UNLOCK();
    CW_RTC->CR1_f.ACCESS = 1;
    while ((!CW_RTC->CR1_f.WINDOW) && timeout--);
    if (timeout == 0) return 1;
    if (!NewState)
    {
      CW_RTC->IER &= ~RTC_IT;
    }
    else
    {
      CW_RTC->IER |= RTC_IT;
    }

    CW_RTC->CR1_f.ACCESS = 0;
    RTC_LOCK();
    return 0;
}

void RTC_IRQHandlerCallBack(void)
{

    if (RTC_GetITState(RTC_IT_ALARMA))
    {
      RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALARMA);
      printf("*********Alarm!!!!\r\n");

    }
    if (RTC_GetITState(RTC_IT_INTERVAL))
    {
      RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_INTERVAL);
      ShowTime();
    }
 
void NVIC_Configuration(void)
{
      __disable_irq();
      NVIC_EnableIRQ(RTC_IRQn);
      __enable_irq();
}

7.RTC时钟测试,初始化日历,使用间隔中断0.5秒通过Log输出日期时间

int32_t main(void)
{

    RTC_InitTypeDef RTC_InitStruct = {0};
    RTC_AlarmTypeDef RTC_AlarmStruct = {0};
    /*系统时钟配置*/
    RCC_Configuration();
    /* GPIO 口配置*/
    GPIO_Configuration();
    LogInit();//配置输出时间所需GPIO口以及串口UART配置
    printf("RTC Init...\r\n");
    printf(" (RTC CR0:%04x,CR1:%04x,CR2:%04x,RESET FLAG:0x%08x)\r\n",CW_RTC-
    >CR0,CW_RTC->CR1,CW_RTC->CR2,CW_SYSCTRL->RESETFLAG);
    RCC_LSE_Enable(RCC_LSE_MODE_OSC, RCC_LSE_AMP_NORMAL, RCC_LSE_DRIVER_NORMAL);  // 选择LSE为RTC时钟
    RTC_InitStruct.DateStruct.Day = 0x21;             //日
    RTC_InitStruct.DateStruct.Month = RTC_Month_June;//月
    RTC_InitStruct.DateStruct.Week = RTC_Weekday_Monday;//星期
    RTC_InitStruct.DateStruct.Year = 0x21; //年
    //设置日期,DAY、MONTH、YEAR必须为BCD方式,星期为0~6,代表星期日,星期一至星期六
    printf("-------Set Date as 20%x/%x/%x\r\n", RTC_InitStruct.DateStruct.Year,RTC_InitStruct.DateStruct.Month,RTC_InitStruct.DateStruct.Day);
    //打印日期
    RTC_InitStruct.TimeStruct.Hour = 0x11;   //时    
    RTC_InitStruct.TimeStruct.Minute = 0x58;//分
    RTC_InitStruct.TimeStruct.Second = 0x59;//秒
    RTC_InitStruct.TimeStruct.AMPM = 0;
    RTC_InitStruct.TimeStruct.H24 = 0; //采用12小时设置
    //设置时间,HOUR、MINIUTE、SECOND必须为BCD方式,用户须保证HOUR、AMPM、H24之间的关联正确性
    printf("-------Set Time as %02x:%02x:%02x\r\n", RTC_InitStruct.TimeStruct.Hour,RTC_InitStruct.TimeStruct.Minute,RTC_InitStruct.TimeStruct.Second);//打印时间
    RTC_InitStruct.RTC_ClockSource = RTC_RTCCLK_FROM_LSE;
    RTC_Init(&RTC_InitStruct);    // RTC模块初始化, 用户需选定需要使用的时钟源
    printf("=====Set interval period as 0.5s...\r\n");
    RTC_SetInterval(RTC_INTERVAL_EVERY_0_5S);
    //闹钟为工作日上午的6:45
    RTC_AlarmStruct.RTC_AlarmMask = RTC_AlarmMask_WeekMON | RTC_AlarmMask_WeekTUE |
    RTC_AlarmMask_WeekWED | RTC_AlarmMask_WeekTHU |RTC_AlarmMask_WeekFRI;
    //设定时间为周一到周五
    RTC_AlarmStruct.RTC_AlarmTime.Hour = 6;
    RTC_AlarmStruct.RTC_AlarmTime.Minute = 0x45;
    RTC_AlarmStruct.RTC_AlarmTime.Second = 0;
    RTC_SetAlarm(RTC_Alarm_A, &RTC_AlarmStruct);   // 设置闹钟,BCD格式
    RTC_AlarmCmd(RTC_Alarm_A, ENABLE);//使能闹钟
    printf("=====Enable ALRAMA and INTERVAL IT...\r\n");
    RTC_ITConfig(RTC_IT_ALARMA | RTC_IT_INTERVAL, ENABLE);
    //设置中断使能
    While(1){}
}

8.通过UART串口验证RTC工作正常

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以上是CW32L083单片机的RTC设置时间及闹钟部分的介绍,CW32其他型号亦可参考此篇文档。有关芯片购买事宜,请咨询武汉芯源的销售和官方代理商。更多MCU详细信息,请访问武汉芯源官方网站:https://www.whxy.com

来源:武汉芯源半导体

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