第十二章：CH32V103应用教程——RTC

草帽王子 · 发表于 2021-4-23 10:55:48

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本帖最后由草帽王子于 2021-9-10 16:52 编辑

本章教程将使用CH32V103的内部RTC，并通过串口调试助手打印显示日期时间。

1、RTC简介及相关函数介绍

实时时钟（RTC）是一个独立的定时器模块，其可编程计数器最大可达到32位，配合软件即可以实现实时时钟功能，并且可以修改计数器的值来重新配置系统的当前时间和日期。RTC模块在后备供电区域，系统复位和待机模式唤醒对其不造成影响。

关于RTC具体信息，可参考CH32V103应用手册。RTC标准库函数具体内容如下：

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState);
void RTC_EnterConfigMode(void);
void RTC_ExitConfigMode(void);
uint32_t RTC_GetCounter(void);
void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);
void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);
void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue);
uint32_t RTC_GetDivider(void);
void RTC_WaitForLastTask(void);
void RTC_WaitForSynchro(void);
FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG);
void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG);
ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT);
void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT);

复制代码

1.1、void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用指定的RTC中断。
输  入：RTC_IT：指定要启用或禁用的RTC中断源；NewState：指定的RTC中断的新状态（启用或禁用）。

1.2、void RTC_EnterConfigMode(void)
功  能：进入RTC配置模式。
输  入：无

1.3、void RTC_ExitConfigMode(void)
功  能：退出RTC配置模式。
输  入：无

1.4、void RTC_ExitConfigMode(void)
功  能：退出RTC配置模式。
输  入：无

1.5、uint32_t RTC_GetCounter(void)
功  能：获取RTC计数器值。
输  入：无

1.6、void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue)
功  能：设置RTC计数器值。
输  入：CounterValue：RTC计数器新值。

1.7、void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue)
功  能：设置RTC预分频器值。
输  入：PrescalerValue：RTC预分频器新值。

1.8、void RTC_SetAlarm(uint32_t AlarmValue)
功  能：设置RTC报警值。
输  入：AlarmValue：RTC报警新值。

1.9、uint32_t RTC_GetDivider(void)
功  能：获取RTC分隔符值。
输  入：无

1.10、void RTC_WaitForLastTask(void)
功  能：等待RTC寄存器上的最后一次写入操作完成。
输  入：无

1.11、void RTC_WaitForSynchro(void)
功  能：等待RTC寄存器与RTC APB时钟同步。
输  入：无

1.12、FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint16_t RTC_FLAG)
功  能：检查是否设置了指定的RTC标志。
输  入：RTC_FLAG：指定要检查的标志。

1.13、void RTC_ClearFlag(uint16_t RTC_FLAG)
功  能：清除RTC的挂起标志。
输  入：RTC_FLAG：指定要清除的标志。

1.14、ITStatus RTC_GetITStatus(uint16_t RTC_IT)
功  能：检查指定的RTC中断是否已发生。
输  入：RTC_IT：指定要检查的RTC中断源

1.15、void RTC_ClearITPendingBit(uint16_t RTC_IT)
功  能：清除RTC的中断挂起位。
输  入：RTC_IT:指定要清除的中断挂起位。

以上函数使用时直接在程序中进行调用即可。

2、硬件设计

RTC属于其内部资源，无需进行硬件连接，只需进行软件设计即可。

3、软件设计

RTC主要程序如下：

rtc.h文件

#ifndef __RTC_H
#define __RTC_H
#include "ch32v10x_conf.h"
typedef struct
{
vu8 hour;
vu8 min;
vu8 sec;
vu16 w_year;
vu8 w_month;
vu8 w_date;
vu8 week;
}_calendar_obj;
_calendar_obj calendar;
/* Exported_Functions */
u8 RTC_Init(void);
u8 Is_Leap_Year(u16 year);
u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec);
u8 RTC_Get(void);
u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day);
u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec);
#endif

复制代码

rtc.h文件主要是RTC相关结构体定义以及函数声明。

rtc.c文件

#include "rtc.h"
void RTC_IRQHandler(void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));
u8 const table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5};
const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_NVIC_Config
* Description : Initializes RTC Int.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
static void RTC_NVIC_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn; //RTC全局中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //设置抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //设置响应优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能该通道中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStructure中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
}
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_Init
* Description : Initializes RTC collection.
* Input : None
* Return : 1:Init Fail
* 0:Init Success
*******************************************************************************/
u8 RTC_Init(void)
{
//检查是不是第一次配置时钟
u8 temp=0;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);//使能PWR和BKP外设时钟
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//使能后备寄存器访问
if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5A5A)//从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎
{
BKP_DeInit();//复位备份区域
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振
while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&&temp<250)//检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪
{
temp++;
Delay_Ms(10);
}
if(temp>=250)return 1; //初始化时钟失败,晶振有问题
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟
RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
RTC_WaitForSynchro(); //等待RTC寄存器同步
RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);//使能RTC秒中断
RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
RTC_EnterConfigMode(); //允许配置
RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值
RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
RTC_Set(2020,11,10,13,50,55);//设置时间
RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式
BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5A5A); //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据
}
else//系统继续计时
{
RTC_WaitForSynchro(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE); //使能RTC秒中断
RTC_WaitForLastTask();//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
}
RTC_NVIC_Config();//RCT中断分组设置
RTC_Get();//更新时间
return 0; //ok
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Is_Leap_Year
* Description : Judging whether it is a leap year.
* Input : year
* Return : 1:Yes
* 0:No
*******************************************************************************/
u8 Is_Leap_Year(u16 year)
{
if(year%4==0)
{
if(year%100==0)
{
if(year%400==0)return 1;
else return 0;
}else return 1;
}else return 0;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_Set
* Description : Set Time.
* Input : Struct of _calendar_obj
* Return : 1:error
* 0:success
*******************************************************************************/
u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
u16 t;
u32 seccount=0;
if(syear<1970||syear>2099)return 1;
for(t=1970;t<syear;t++) //把所有年份的秒钟相加
{
if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数
else seccount+=31536000; //平年的秒钟数
}
smon-=1;
for(t=0;t<smon;t++) //把前面月份的秒钟数相加
{
seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加
if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数
}
seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加
seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数
seccount+=(u32)min*60; //分钟秒钟数
seccount+=sec;//最后的秒钟加上去
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能RTC和后备寄存器访问
RTC_SetCounter(seccount); //设置RTC计数器的值
RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
return 0;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_Alarm_Set
* Description : Set Alarm Time.
* Input : Struct of _calendar_obj
* Return : 1:error
* 0:success
*******************************************************************************/
u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
u16 t;
u32 seccount=0;
if(syear<1970||syear>2099)return 1;
for(t=1970;t<syear;t++)//把所有年份的秒钟相加
{
if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数
else seccount+=31536000; //平年的秒钟数
}
smon-=1;
for(t=0;t<smon;t++) //把前面月份的秒钟数相加
{
seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加
if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数
}
seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加
seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数
seccount+=(u32)min*60; //分钟秒钟数
seccount+=sec;//最后的秒钟加上去
//设置时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能后备寄存器访问
//上面三步是必须的!
RTC_SetAlarm(seccount);
RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
return 0;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_Get
* Description : Get current time.
* Input : None
* Return : 1:error
* 0:success
*******************************************************************************/
u8 RTC_Get(void)
{
static u16 daycnt=0;
u32 timecount=0;
u32 temp=0;
u16 temp1=0;
timecount=RTC_GetCounter();
temp=timecount/86400;//得到天数(秒钟数对应的)
if(daycnt!=temp) //超过一天了
{
daycnt=temp;
temp1=1970; //从1970年开始
while(temp>=365)
{
if(Is_Leap_Year(temp1)) //是闰年
{
if(temp>=366)temp-=366;//闰年的秒钟数
else {temp1++;break;}
}
else temp-=365; //平年
temp1++;
}
calendar.w_year=temp1;//得到年份
temp1=0;
while(temp>=28) //超过了一个月
{
if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1) //当年是不是闰年/2月份
{
if(temp>=29)temp-=29;//闰年的秒钟数
else break;
}
else
{
if(temp>=mon_table[temp1])temp-=mon_table[temp1];//平年
else break;
}
temp1++;
}
calendar.w_month=temp1+1; //得到月份
calendar.w_date=temp+1; //得到日期
}
temp=timecount%86400; //得到秒钟数
calendar.hour=temp/3600; //小时
calendar.min=(temp%3600)/60; //分钟
calendar.sec=(temp%3600)%60; //秒钟
calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);//获取星期
return 0;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_Get_Week
* Description : Get the current day of the week.
* Input : year/month/day
* Return : week
*******************************************************************************/
u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)
{
u16 temp2;
u8 yearH,yearL;
yearH=year/100;
yearL=year%100;
if (yearH>19)yearL+=100; // 如果为21世纪,年份数加100
// 所过闰年数只算1900年之后的
temp2=yearL+yearL/4;
temp2=temp2%7;
temp2=temp2+day+table_week[month-1];
if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;
return(temp2%7);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : RTC_IRQHandler
* Description : This function handles RTC Handler.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void RTC_IRQHandler(void)
{
if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET) //秒钟中断
{
RTC_Get(); //更新时间
}
if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET) //闹钟中断
{
RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR); //清除闹钟中断标志位
RTC_Get(); //更新时间
}
RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW); //清除溢出中断和秒钟中断标志位
RTC_WaitForLastTask(); //等待RTC寄存器上的最后一次写入操作完成
}

复制代码

rtc.c文件主要是RTC配置，NVIC和闹钟初始化，时间设置和转换以及中断服务程序等，其主要配置步骤如下：
1、使能电源时钟和备份区域时钟；
2、取消备份区写保护，即使能后备寄存器访问；
3、复位备份区域，开启外部低速振荡器；
4、选择RTC时钟并使能；
5、设置RTC分频以及配置RTC时钟；
6、更新配置，设置RTC中断分组；
7、编写中断服务函数

通过以上步骤即可完成对RTC的配置，并通过中断服务函数完成时间更新，每秒钟配置一次。main.c文件

int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf("RTC Test\r\n");
RTC_Init();
while(1)
{
Delay_Ms(1000);
//printf("year/month/day/week/hour/min/sec:\r\n");
printf("%d-%d-%d %d %d:%d:%d\r\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,
calendar.week,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec );
}
}