?導讀：《藍橋杯嵌入式組》專欄文章是博主2019年參加藍橋杯的嵌入式組比賽所做的學習筆記，在當年的比賽中，由于忙于準備考研及保研相關工作，博主僅僅參加了當年的省賽，并獲得了省賽一等獎的成績。成績雖談不上最好，但至少問心無愧。如今2021年回頭再看該系列文章，仍然感觸頗多。為了能更好地幫助到單片機初學者，今年特地抽出時間對當年的文章邏輯和結構進行重構，以達到初學者快速上手的目的。需要指出的是，由于本人水平有限，如有錯誤還請讀者指出，非常感謝。那么，接下來讓我們一起開始愉快的學習吧。
“一葉遮目，不見泰山”。不論何事，只有把握事情的總體趨勢，才能做到心中有數。
1個留待補充的程序：
藍橋RTC只能采用LSI時鐘，原因求證?
一、RTC基礎
RTC 和 51中的外置芯片DS1302都是差不多的。
1、RTC初識
STM32內部有一塊特殊區(qū)域，叫做備份區(qū)域，該區(qū)域包含了RTC核心模塊和備份寄存器兩部分。
RTC 模塊主要由 APB1 接口和一組可編程計數器組成（RTC 核心部件），如圖所示。其中 APB1 接口部分（圖中藍色框內）用來實現 CPU 通過 APB1 總線和 RTC 寄存器相互通信；RTC 核心部分（圖中紅色框內）由一個 RTC 預分頻模塊和一個 32 位可編程計數器組成，這部分運行在后備區(qū)域（圖示灰底部分）。
在這里插入圖片描述 2、RTC 的時鐘源 ——RTCCLK
RTCCLK 可以通過備份域控制寄存器(RCC_BDCR)來選擇其時鐘源，可以分別用HSE/128、LSI 或者 LSE 作為 RTC 時鐘源其中 HSE 是高速外部時鐘。
通常HSE 采用的是 8MHz 的外部晶振，同時該時鐘同樣也是系統(tǒng)時鐘源； LSI 是低速內部時鐘，由 STM32 內部 RC 振蕩器產生，頻率為 40KHz，該時鐘源受環(huán)境影響較大； LSE 為低速外部時鐘，需要外接頻率為 32.768KHz 的晶振，LSE 是一個低功耗且精準度相對較高的的時鐘源。
當系統(tǒng)主電源關閉時，HSE 無法工作，而如果采用 LSI 作為 RTC 時鐘源，一方面精度相對較低，另外一方面會有相對大的功率消耗，所以大多數情況下 RTC 的時鐘源是采用 LSE，LSE 的晶振的負載電容要求為 6pF
3、RTC預分頻器
RTC 預分頻模塊包含了一個 20 位的可編程分頻器，可以通過對預分頻裝載寄存R器TC_PRL 配置，實現 RTCCLK 時鐘信號分頻，每經過‘N+1’個時鐘周期輸出一個計時時間為 1 秒的 RTC 時間基準 TR_CLK，如上圖中左側紅框所示。
如果在 RTC_CR 寄存器中設置了相應的允許位（SECIE 位），每個 TR_CLK 周期 RTC 會產生一個中斷。通常情況下，用戶是將 RTC 時間基準配置成 1 秒，因此這個中斷也常被稱為秒中斷。
RTC_DIV 是一個只讀寄存器，它的作用是對輸入的 RTCCLK 進行計數，當計數值與預分頻寄存器中的值相匹配時，輸出 TR_CLK 信號，然后重新計數。用戶可以通過讀取 RTC_DIV 寄存器，獲取當前的分頻計數器的當前值而不停止分頻計數器的工作。當 RTC_PRL 或 RTC_CNT 寄存器中的數據發(fā)生改變后，RTC_DIV 會由硬件重新裝載。
4、32 位的可編程計數器
RTC 核心部分的第二個模塊是一個 32 位可編程、向上計數的計數器，可以通過兩個 16位的寄存器(RTC_CNTH 或 RTC_CNTL)訪問。此計數器以 TR_CLK 時間基準信號進行計數，計滿后溢出，并且產生溢出標志位。當 TR_CLK 的周期為 1 秒時，計數器從 0 到溢出大概需要 136 年。
計數器按照 TR_CLK 周期累加外，同時與用戶設定的 RTC 鬧鐘寄存（RTC_ALR）的時間比較，一致則產生鬧鐘標志，如果此時開啟中斷，則會觸發(fā)中斷。
二、RTC操作
1、讀RTC寄存器
由于RTC核心部件位于后備區(qū)域，雖然RTC的寄存器讀寫由APB1接口完成，但是APB1接口在系統(tǒng)電源掉電時是停止工作的。由于 RTC 核心部件和 APB1 接口是相互獨立的，因此他們使用不同的時鐘源，當發(fā)生以下三種情況時，會導致時鐘不同步。
（1）發(fā)生系統(tǒng)復位或電源復位 （2）系統(tǒng)剛從待機模式喚醒 （3）系統(tǒng)剛從停機模式喚醒 當發(fā)生以上三種情況，讀寫 RTC 相關寄存器之前，必須首先檢測 RTC_CRL 寄存器中的RSF 位，確保此位被置 1，即 RTC 核心部件和 APB1 兩者時鐘同步，檢測庫函數為：void RTC_WaitForSynchro(void);
2、配置RTC寄存器
當系統(tǒng)復位后，對后備寄存器和 RTC 的訪問將被禁止，這是為了防止對后備區(qū)域的意外寫操作。因此在配置 RTC 模塊前應先設置寄存器 RCC_APB1ENR 的 PWREN 和 BKPEN位，使能電源和后備接口時鐘，代碼為：RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);
使能后備區(qū)域時鐘后還要使能電源的寄存器 PWR_CR 的 DBP 位來取消后備區(qū)域的寫保護，代碼為：PWR_BackupAccessCmd(ENABLE );
設置 RTC 時鐘源為 LSE 之前要先等待 LSE 時鐘啟動，保證 LSE 時鐘正常起振。啟動LSE 時鐘代碼為：
RCC_LSEConfig (RCC_LSE_ON);
While(!RCC_GetFlagStatus (RCC_FLAG_HSERDY));//設置后需要等待啟動
LSE 時鐘起振成功后才可以設置 RTC 時鐘源為 LSE 時鐘并使能 RTC，由于 RTC 使用的時鐘源與 APB1 總線時鐘并非同一時鐘源，因此兩者的時鐘信號并不是同步的，需要等待 RTC和 APB1 時鐘同步。
RCC_RTCCLKConfig (RCC_RTCCLKSource_LSE);//選擇 LSE 為 RTC 設備的時鐘
RCC_RTCCLKCmd (ENABLE );//使能
RTC RTC_WaitForSynchro();//等待同步
RTC_WaitForLastTask();//等待更新結束
以上操作完畢后，就可以配置 RTC 寄存器，配置過程如下： （1）查詢 RTOFF 位，直到 RTOFF 的值變?yōu)?rsquo;1’ （2）置 CNF 值為 1，進入配置模式 （3）對一個或多個 RTC 寄存器進行寫操作 （4）清除 CNF 標志位，退出配置模式 （5）查詢 RTOFF，直至 RTOFF 位變?yōu)?rsquo;1’以確認寫操作已經完成。 需要注意的是，對 RTC 任何寄存器的寫操作，都必須在前一次寫操作結束后才能繼續(xù)進行?？梢酝ㄟ^查詢 RTC_CR 寄存器中的 RTOFF 狀態(tài)位，判斷 RTC 寄存器是否處于更新中，僅當 RTOFF 狀態(tài)位是’1’時，才可以寫入 RTC 寄存器。配置完畢后需要清除 CNF 標志位（即退出配置模式）才算配置完成，否則無法更新 RTC 寄存器，這個過程至少需要 3 個RTCCLK 周期。
RTC_WaitForLastTask(); //查詢 RTOFF 位，保證上一次操作完成。
RTC_EnterConfigMode(); // 進入配置模式
/*配置 RTC 寄存器代碼*/
RTC_WaitForLastTask(); //查詢 RTOFF 位，保證上一次操作完成。
RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式
RTC_WaitForLastTask(); //查詢 RTOFF 位，保證上一次操作完成。
三、適配藍橋嵌入式的RTC
相比以上配置步驟，我覺得可以簡化好多...
1、使能BKP和PWR時鐘
2、使能PWR中的BKP
3、復位BKP
4、配置RTC中斷向量
5、使能LSI時鐘
6、選擇LSI時鐘為RTC的時鐘源（據說這里RTC只能用LSI？？？(待求證)）
7、使能RTC時鐘
8、APB時鐘與RTC時鐘同步，并加上等待操作完成。
9、設置分頻40KHz，并加上等待操作完成
10、設置初始時間，并加上等待操作完成
11、秒中斷使能，并加上等待操作完成
四、主要代碼
main.c
/*******************************************************************************
* 文件名：main.c
* 描 述：
* 作 者：CLAY
* 版本號：v1.0.0
* 日 期: 2019年1月26日
* 備 注：RTC時鐘的時間顯示
*
*******************************************************************************
*/
#include "config.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "timer.h"
#include "beep.h"
#include "lcd.h"
#include "stdio.h"
#include "rtc.h"
u8 RTC_Flag = 0;
u8 string[20];
int main(void)
{
u8 hour,min,sec;
u32 TimeVal;
STM3210B_LCD_Init();
LCD_Clear(Blue);
LCD_SetBackColor(Blue);
LCD_SetTextColor(White);
LEDInit();
KeyInit();
BeepInit();
TIM2Init(2000, 72);//定時2ms
RTCInit(23,59,55);
while(1)
{
KeyDriver();
if(RTC_Flag)
{
RTC_Flag = 0;
TimeVal = RTC_GetCounter();
hour = TimeVal / 3600;
min = TimeVal % 3600 / 60;
sec = TimeVal % 3600 % 60;
sprintf((char*)string,"TIME:%.2d:%.2d:%.2d ",hour,min,sec);
LCD_DisplayStringLine(Line3, string);
}
}
}
void KeyAction(int code)
{
if(code == 1)//按下B1，切換燈狀態(tài)，蜂鳴器鳴叫0.1s
{
GPIOC->ODR ^= (1<<8);//PC8不斷取反
GPIOD->ODR |= (1<<2);//PD2置1，使能573鎖存器
GPIOD->ODR &= ~(1<<2);//PD2清0，關閉573鎖存器
Beep(100);
}
else if(code == 2)
{
Beep(-1);
}
else if(code == 3)
{
Beep(0);
}
else if(code == 4)
{
}
}
rtc.c
#include "rtc.h"
void NVIC_RTCEnable(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //使能RTC中斷
}
void RTCInit(u8 HH,u8 MM,u8 SS)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP | RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
BKP_DeInit();
NVIC_RTCEnable();
RCC_LSICmd(ENABLE); //使能LSI時鐘
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI); //選擇LSI作為時鐘源
RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC時鐘
RTC_WaitForSynchro();//APB1時鐘與RTC時鐘同步
RTC_WaitForLastTask();//等待操作完成
//以下對RTC寄存器配置
RTC_SetPrescaler(40000 - 1); //設置分頻
RTC_WaitForLastTask(); //等待操作完成
RTC_SetCounter(3600 * HH + 60 * MM + SS); //設置初始時間
RTC_WaitForLastTask();
RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC,ENABLE);//秒中斷使能
RTC_WaitForLastTask();
}
rtc.h
#ifndef _RTC_H
#define _RTC_H
#include "config.h"
void RTCInit(u8 HH,u8 MM,u8 SS);
#endif
stm32f10x_it.c
void RTC_IRQHandler(void)
{
u32 Times;
if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) == 1)
{
RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC);
RTC_Flag = 1;
Times = RTC_GetCounter();
RTC_WaitForLastTask();
if(Times == (24 * 3600))
{
RTC_SetCounter(0);
RTC_WaitForLastTask();
}
}
}
五、注意事項
1、每次進入到秒中斷，都令RTC_Flag = 1；然后再主函數里讀取對應的時間并顯示到LCD上。
同時在秒中斷里面，還得對RTC時間進行判斷，如果RTC時間計數的秒數滿24小時，要清零重新開始計數。
2、別忘了在主函數中設置RTC初始化哦~
結語：以上就是本篇文章的全部內容啦，希望大家可以多多支持我的原創(chuàng)文章。如有錯誤，請及時指正，非常感謝。