灵动微| MM32L0130 RTC 日历和闹钟

鸣涧

灵动微| MM32L0130 RTC 日历和闹钟

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MM32L0130 RTC简介

RTC 模块是用于提供时间（时、分、秒、亚秒）和日期（年、月、日）功能的定时计数器，日历以 BCD码的格式显示。内部包含周期性的唤醒单元，用于唤醒低功耗模式。支持夏令时补偿，支持数字校准补偿晶振精度的偏差。灵动微电子推出的MM32L0130系列MCU片上RTC外设具有以下特征：

可编程的日历功能，包括时、分、秒、小时（12/24 小时制）、日期、星期、月份、年份

软件可编程的夏令时补偿

可编程闹钟，任意日历字段的组合触发闹钟

周期性自动唤醒单元，唤醒时间可配置

数字校准，精度为 0.95ppm

通过移位功能调整亚秒时间

支持可配置的时间戳功能，用于记录事件的入侵时间

支持可配置的入侵检测

5 个 32 位宽的备份数据寄存器，当发生入侵事件时会复位备份数据寄存器

可屏蔽中断源

•  闹钟

•  唤醒单元

•  时间戳事件

•  入侵事件

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RTC功能描述

2.1 RTC模块系统框图

RTC中断请求：

注：

当使用了 PC13 的时间戳或入侵的功能时，如果需要使用 PC13 用做复用功能或者输出时，需要关闭时间戳或入侵对应的寄存器的使能位释放 PC13。

RTC_ALARM 为闹钟或唤醒标志输出， RTC_CALB 代表校准时钟输出，最终会输出到 PAD，具体的复用关系参考芯片数据手册与 RTC_OR 输出控制寄存器。

TAMP_IN 代表外部入侵管脚， TIM_TS 代表时间戳管脚，具体的对应关系参考芯片数据手册部分。

2.2 时钟和预分频

RTC 时钟包含3个独立可配置的时钟源：分别是 LSE、 LSI、 HSE 时钟的 128 分频。RTC 内部包含2个预分频器用于提供日历或其它功能的时钟，分别是一个 7 位的异步预分频器与15位的同步预分频器，为了降低功耗，建议将异步预分频的值设置到可能的最大值。

异步分频器输出时钟为fck_apre；同步预分频器输出时钟为fck_spre。

计算公式如下：

fck_apre时钟用于为二进制格式的 RTC_SSR 亚秒递减计数器提供时钟。当该递减计数器计数到 0 时，会使用 PREDIV_S 的内容重载 RTC_SSR， fck_spre用于为日历计数单元提供时钟。

注：

针对 32.768KHZ 的 LSE 时钟，异步分频部分默认设置为 128，同步分频部分设置为 256，产生1HZ（fck_spre）的时钟用于日历计数。

2.3 实时时钟和日历

RTC 时间和日期寄存器对应如下：

RTC_SSR 对应于亚秒

RTC_TR 对应于时间

RTC_DR 对应于日期

通过 APB 总线访问日历时间与日期寄存器时，由 RTC_CR 寄存器中的 BYPSHAD 位决定访问实时的日历寄存器还是影子寄存器，默认情况下访问的是影子寄存器。

每隔 2 个 RTC 时钟周期，会将实时的日历寄存器复制到影子寄存器，并将 RTC_ISR 寄存器的 RSF位置 1，在停机和待机模式下不会执行复制操作。退出这两种模式时，影子寄存器会在最长 2 个 RTC 时钟周期后进行更新。影子寄存器可以通过系统复位复位。

2.4 可编程闹钟

RTC 闹钟单元被划分为多个位 ，并且每个位支持独立的使能或屏蔽。具体可以通过配置RTC_ALRMAR 寄存器 MSKx 位以及 RTC_ALRMASSR 寄存器的 MASKSSx 位。

配置 RTC_CR 寄存器中的 ALRAE 位使能可编程闹钟功能。当该位为 1，并且配置的 RTC_ALRMAR寄存器的值同当前日历一致时， RTC_ISR 寄存器中的 ALRAF 位会置 1。同时配置 RTC_CR 寄存器中的ALRAIE 位等于 1 时，会产生闹钟中断输出。

配置 RTC_CR 寄存器中的位 OSEL[1：0]等于 1， ALRAF 连接到 RTC_ALARM 输出，配置 RTC_CR寄存器的 POL 位选择 RTC_ALARM 输出极性。

MM32L0130的RTC外设还有周期唤醒单元、日历读取、复位RTC、RTC数字校准、RTC移位、时间戳、入侵检测、RTC低功耗唤醒等功能， 在用户手册RTC章节有进行详细描述，大家可以参考查阅，此处不再进行赘述，实验涉及到再进行说明。

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实验

3.1 实验原理

RTC 闹钟单元被划分为多个位，包括日期、星期、小时、分钟、秒，并且每个位支持独立的使能或屏蔽。当配置的闹钟A寄存器的值与当前日历（时间/日期）寄存器的值一致时，闹钟发生，相应标志置位。如果使能了闹钟中断，则会产生闹钟中断输出。

配置时间寄存器、日期寄存器的值来初始化日历，配置闹钟A寄存器的值，并使能闹钟中断，每次闹钟A寄存器的值与当前时间/日期寄存器的值一致时，闹钟发生，产生闹钟中断。读取日历，如果查询到闹钟发生，串口打印闹钟发生次数与当前日历数据。

在日历的基础上实现闹钟功能，为便于观察和验证，实验中配置闹钟发生的时间尽可能短，匹配到秒而将其余位屏蔽以使闹钟发生。

3.2 程序设计

3.21 RTCCAL_Initialize() 函数

函数实现日历初始化配置，按如下步骤初始化日历时间与日期寄存器：

1

配置 RTC_ISR 寄存器中的 INIT 位为 1 以进入初始化模式

2

等待 RTC_ISR 寄存器中的 INITF 位被硬件置 1

3

编程 RTC_PRER 寄存器，配置同步与异步预分频系数

4

配置影子寄存器(RTC_TR 和 RTC_DR)，加载日历初值，配置 RTC_CR 寄存器中的 FMT 位选择 12 或 24 小时制

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清除 RTC_ISR 寄存器中的 INIT 位退出初始化模式

注：

约 4 个 RTC 时钟周期后，影子寄存器配置值加载到内部实时计数器。初始化影子寄存器后，等待 RTC_ISR 寄存器的 RSF 位置 1，才能读取日历。

void RTCCAL_Initialize(void)
{
    //Check if the clock is configured for the first time
    RTCCAL_InitTypeDef init_struct;
    RTCCAL_TimeTypeDef setTimeStruct;
    RTCCAL_DateTypeDef setDateStruct;
    u16 temp = 0;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE); //(1)
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);  //(2)
    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);  //(3)
    RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
    delay_x_cycle(2000);
    //Check whether the specified RCC marker is set or not, and wait for the
    //low-speed crystal oscillator to be ready
    while(1) {     
        if(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) != RESET) { //(4)
            break;
        }
        temp++;
        if(temp >= LSE_READY_TIMEOUT) {
            while(1) {
                __NOP();
            }
        }
        delay_x_cycle(10);
    }
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_RTC, ENABLE);
    //Setting RTC Clock
    RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
    RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);        
    RTCCAL_EnterInitMode();   //(5)
    RTCCAL_WaitForSynchro();

    RTCCAL_StructInit(&init_struct);
    init_struct.RTCCAL_AsynchPrediv = 0x7F;   //(6)
    init_struct.RTCCAL_SynchPrediv  = 0xFF;
    init_struct.RTCCAL_HourFormat   = RTCCAL_HourFormat_24;
    RTCCAL_Init(&init_struct);

    RTCCAL_TimeStructInit(&setTimeStruct);
    setTimeStruct.RTCCAL_H12 = RTCCAL_H12_AM;   //(7)
    setTimeStruct.RTCCAL_Hours   = 15;
    setTimeStruct.RTCCAL_Minutes = 34;
    setTimeStruct.RTCCAL_Seconds = 0;  
    RTCCAL_SetTime(RTCCAL_Format_BCD, &setTimeStruct);

    RTCCAL_DateStructInit(&setDateStruct);
    setDateStruct.RTCCAL_Year = 0x16;     //(8)
    setDateStruct.RTCCAL_Month = 0x0A;
    setDateStruct.RTCCAL_Date = 0x1A;
    setDateStruct.RTCCAL_WeekDay = 0x01;
    RTCCAL_SetDate(RTCCAL_Format_BCD, &setDateStruct);

    RTCCAL_WaitForSynchro();
    RTCCAL_ExitInitMode();  //(9)
}

（1）、（2）配置 RTC 需要使能 PWR 和 BKP 的时钟

（3）RTC 寄存器写保护，取消备份域的写保护

（4）等待 LSE 时钟稳定，选择 LSE 作为 RTC 时钟源

（5）确认 RTC 进入初始化模式

（6）配置 RTC 预分频寄存器，时钟频率为 1HZ

（7）配置 PTC_TR时间寄存器，更新时间

（8）配置 PTC_DR日期寄存器，更新日期

（9）RTC 退出初始化模式

3.22 RTCCAL_AlarmConfig() 函数

函数实现闹钟初始化配置，按如下步骤编程闹钟：

1

配置 RTC_CR 中的 ALRAE 位等于 0 禁止闹钟 A

2

等待 RTC_ISR 寄存器中的 ALRAWF 位等于 1

3

设置闹钟寄存器（RTC_ALRMASSR/RTC_ALRMAR）

4

配置 RTC_CR 寄存器中的 ALRAE 位等于 1 使能闹钟 A

注：

对 RTC_CR 寄存器执行的写操作。约 2 个 RTC 时钟周期同步后生效。

void RTCCAL_AlarmConfig(void)
{
RTCCAL_AlarmTypeDef RTCCAL_AlarmStructure;
RTCCAL_NVIC_Config();  //(1)
    // Set the alarm A Masks
    RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmMask = (RTCCAL_ALRMAR_MSK4 | RTCCAL_ALRMAR_MSK3 | RTCCAL_ALRMAR_MSK2);   //(2)
    RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmDateWeekDaySel = RTCCAL_AlarmDateWeekDaySel_Date;
    RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmDateWeekDay = RTCCAL_Weekday_Monday;
    RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmTime.RTCCAL_Hours     = 0;
    RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmTime.RTCCAL_Minutes   = 0;
    RTCCAL_AlarmStructure.RTCCAL_AlarmTime.RTCCAL_Seconds   = 9;
    if(ERROR == RTCCAL_AlarmCmd(RTCCAL_Alarm_A, DISABLE)) {
        while(1) {};
}
    RTCCAL_SetAlarm(RTCCAL_Format_BCD,RTCCAL_Alarm_A, &RTCCAL_AlarmStructure);

    RTCCAL_AlarmSubSecondConfig(RTCCAL_Alarm_A, 0xFF, RTCCAL_AlarmSubSecondMask_SS14_5);  //(3)
    // Enable alarm A interrupt
    RTCCAL_ITConfig(RTCCAL_IT_ALRA, ENABLE);   //(4)
    if(ERROR == RTCCAL_AlarmCmd(RTCCAL_Alarm_A, ENABLE)) {   
        while(1) {};
    }
}

（1）配置RTC闹钟中断，RTC&BKP全局中断连接到 EXTI17

（2）配置闹钟A寄存器，屏蔽日期/星期、时、分，仅匹配秒

（3）配置闹钟A亚秒寄存器

（4）使能闹钟A中断

3.23 RTC_BKP_IRQHandler() 函数

RTC闹钟中断服务子程序，记录闹钟中断次数，置位标志位。

void RTC_BKP_IRQHandler(void )  
{
    if(RTCCAL_GetITStatus(RTCCAL_IT_ALRA) != RESET) {
        RTCCAL_ClearITPendingBit(RTCCAL_IT_ALRA);
        Flag_ALARM = 1;   
        if(AlarmCount > 500) {  
            RCC_RTCCLKCmd(DISABLE);  
            AlarmCount = 0;
        }
        else {
            AlarmCount++;
        }
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
    }
}

3.24 main() 函数

函数实现各模块初始化，在循环中获取当前日期、时间，查询到闹钟发生，打印当前日期、时间。

s32 main(void)
{
    RTCCAL_DateTypeDef  RTCCAL_tempDate;
    RTCCAL_TimeTypeDef  RTCCAL_tempTime;
    DELAY_Init();
    CONSOLE_Init(115200);
    RTCCAL_LSE_DemoInit();
    while(1) {
        if(Flag_ALARM == 1) {
            Flag_ALARM = 0;
            printf("Alarm clock was triggered %d times !\n", AlarmCount);
            printf("20");
            printf("%02d-",RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Year);
            printf("%02d-",RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Month);
            printf("%02d\t",RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Date);
            printf("%02d:",RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Hours);
            printf("%02d:",RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Minutes);
            printf("%02d\n",RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Seconds);
            printf("\n");
            }
    }
}

3.3 实验演示

下载程序运行，观察串口调试助手：

串口调试助手间隔打印数据，比较前后两次数据的日期和时间，相差1分钟，在每分钟的第9秒闹钟发生，和闹钟寄存器配置一致，运行情况和预期设计相符。