1. 什么是RTC？
RTC（Real-Time Clock） 是嵌入式系统中用于提供独立计时功能的硬件模块，具有以下特点：
- 独立于主系统时钟（即使MCU进入低功耗模式仍可运行）
- 提供日历功能（年/月/日/时/分/秒/亚秒）
- 支持闹钟中断和周期性唤醒
- 由备用电池供电（VBAT引脚），主电源断开后仍可保持计时
20位的可编程预分频器，可适配不同频率的输入时钟。
可选择三种RTC时钟源：
HSE时钟除以128（通常为8MHz/128）
LSE振荡器时钟（通常为32.768KHz）
LSI振荡器时钟（40KHz）
2. RTC驱动步骤
简化的RTC框图
RTC驱动步骤
- 必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位，使RTC进入配置模式后，才能写入RTC_PRL、RTC_CNT、RTC_ALR寄存器
- 对RTC任何寄存器的写操作，都必须在前一次写操作结束后进行。可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。仅当RTOFF状态位是1时，才可以写入RTC寄存器
3. 常用HAL库函数
| 函数 | 说明 |
|---|---|
HAL_RTC_Init() | 初始化RTC |
HAL_RTC_SetTime() | 设置时间 |
HAL_RTC_GetTime() | 获取时间 |
HAL_RTC_SetAlarm() | 设置闹钟 |
HAL_RTC_DeactivateAlarm() | 禁用闹钟 |
HAL_RTC_GetDate() | 获取日期（需配合使用） |
4. 关键寄存器说明
RTC控制寄存器
| 寄存器 | 说明 |
|---|---|
| CRH | 中断使能：OWIE(溢出中断), ALRIE(闹钟中断), SECIE(秒中断) |
| CRL | 状态标志：RTOFF(寄存器操作完成), RSF(寄存器同步标志), OW(溢出标志), ALRF(闹钟标志) |
| PRLH/PRLL | 预分频器高位/低位寄存器 |
| CNTH/CNTL | 计数器高位/低位寄存器（32位计数器） |
| ALRH/ALRL | 闹钟寄存器高位/低位 |
5. 读写RTC时间实验
RTC初始化
RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};
void rtc_init(void)
{__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();HAL_PWR_EnableBkUpAccess();rtc_handle.Instance = RTC;rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}
设置msp函数
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{__HAL_RCC_RTC_ENABLE();RCC_OscInitTypeDef osc_initstruct = {0};RCC_PeriphCLKInitTypeDef periphclk_initstruct = {0};osc_initstruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;osc_initstruct.LSEState = RCC_LSE_ON;osc_initstruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;HAL_RCC_OscConfig(&osc_initstruct);periphclk_initstruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;periphclk_initstruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&periphclk_initstruct);
}获取时间
void rtc_get_time(void)
{RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};HAL_RTC_GetTime(&rtc_handle, &rtc_time, RTC_FORMAT_BIN);HAL_RTC_GetDate(&rtc_handle, &rtc_date, RTC_FORMAT_BIN);printf("rtc time: %d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\r\n", rtc_date.Year + 2000, rtc_date.Month, rtc_date.Date,rtc_time.Hours, rtc_time.Minutes, rtc_time.Seconds);
}
设置时间
void rtc_set_time(struct tm time_data)
{RTC_TimeTypeDef rtc_time = {0};RTC_DateTypeDef rtc_date = {0};rtc_time.Hours = time_data.tm_hour;rtc_time.Minutes = time_data.tm_min;rtc_time.Seconds = time_data.tm_sec;HAL_RTC_SetTime(&rtc_handle, &rtc_time, RTC_FORMAT_BIN);rtc_date.Year = time_data.tm_year - 2000;rtc_date.Month = time_data.tm_mon;rtc_date.Date = time_data.tm_mday;HAL_RTC_SetDate(&rtc_handle, &rtc_date, RTC_FORMAT_BIN);while(!__HAL_RTC_ALARM_GET_FLAG(&rtc_handle, RTC_FLAG_RTOFF));
}
主函数
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"int main(void)
{HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */led_init(); /* 初始化LED灯 */uart1_init(115200);rtc_init();printf("hello world!\r\n");if(rtc_read_bkr(1) != 0xA5A5){rtc_write_bkr(1, 0xA5A5);printf("读出来的值为：%X\r\n", rtc_read_bkr(1));struct tm time_data;time_data.tm_year = 2024;time_data.tm_mon = 7;time_data.tm_mday = 1;time_data.tm_hour = 16;time_data.tm_min = 50;time_data.tm_sec = 30;rtc_set_time(time_data);}while(1){ rtc_get_time();delay_ms(1000);}
}6. RTC闹钟实验
使用RTC闹钟中断，可使用闹钟功能。
初始化RTC时钟
RTC_HandleTypeDef rtc_handle = {0};
void rtc_init(void)
{__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_BKP_CLK_ENABLE();HAL_PWR_EnableBkUpAccess();rtc_handle.Instance = RTC;rtc_handle.Init.AsynchPrediv = 32767;rtc_handle.Init.OutPut = RTC_OUTPUTSOURCE_NONE;HAL_RTC_Init(&rtc_handle);
}void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{__HAL_RCC_RTC_ENABLE();RCC_OscInitTypeDef osc_initstruct = {0};RCC_PeriphCLKInitTypeDef periphclk_initstruct = {0};osc_initstruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;osc_initstruct.LSEState = RCC_LSE_ON;osc_initstruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;HAL_RCC_OscConfig(&osc_initstruct);periphclk_initstruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;periphclk_initstruct.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&periphclk_initstruct);HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn, 2, 2);HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
}
RTC中断函数
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&rtc_handle);
}void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{printf("ring ring ring...\r\n");
}
设置闹钟函数
void rtc_set_alarm(struct tm alarm_data)
{RTC_AlarmTypeDef alarm = {0};alarm.Alarm = RTC_ALARM_A;alarm.AlarmTime.Hours = alarm_data.tm_hour;alarm.AlarmTime.Minutes = alarm_data.tm_min;alarm.AlarmTime.Seconds = alarm_data.tm_sec;HAL_RTC_SetAlarm_IT(&rtc_handle, &alarm, RTC_FORMAT_BIN);
}
主函数
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "rtc.h"int main(void)
{HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */led_init(); /* 初始化LED灯 */uart1_init(115200);rtc_init();printf("hello world!\r\n");if(rtc_read_bkr(1) != 0xA5A5){rtc_write_bkr(1, 0xA5A5);printf("读出来的值为：%X\r\n", rtc_read_bkr(1));struct tm time_data, alarm_data;time_data.tm_year = 2024;time_data.tm_mon = 7;time_data.tm_mday = 1;time_data.tm_hour = 16;time_data.tm_min = 50;time_data.tm_sec = 30;rtc_set_time(time_data);alarm_data.tm_hour = 16;alarm_data.tm_min = 50;alarm_data.tm_sec = 40;rtc_set_alarm(alarm_data);}while(1){ rtc_get_time();delay_ms(1000);}
}7. 注意事项
- 备份寄存器操作：修改RTC配置前需先禁用写保护（
PWR->CR |= PWR_CR_DBP） - 时钟源选择：LSE精度高但需要外部晶振，LSI无需外部元件但精度较低
- 中断处理：必须及时清除中断标志，否则会持续触发
- 低功耗模式：RTC在Standby模式下仍可正常工作
- 计数器溢出：约136年后自动归零（32位计数器@1Hz）
使用RTC时钟，我们发现并没有实现实时时钟的功能，如果我们需要准确的时间，我们可以使用EPS8266链接WIFI,然后通过HTTP来获取最新时间。
本笔记基于STM32标准外设库编写，适用于需要理解RTC工作原理的开发者。实际开发时需结合具体硬件设计和需求调整参数。
