STM32 实时时钟（RTC）详解

发布于：2025-05-15 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

一、RTC 简介

RTC（Real Time Clock）即实时时钟，本质上是一个 32 位的秒级计数器：

最大计数值为 4294967295 秒，约合 136 年：
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4294967295 / 60 / 60 / 24 / 365 ≈ 136 年
RTC 初始化时，主要配置两项：
1. 时钟源（决定 1 秒的基准周期）
2. 计数器初值（转换为日期 + 时间）

RTC 表现形式对比

MCU型号	表现形式
STM32F103	仅提供一个以秒为单位的数值，由软件完成时间转换
STM32F407	硬件直接提供时间和日期寄存器

二、RTC 模块特性

可编程的 预分频系数，最大支持 2^20。
32 位计数器，用于长时间测量。
支持三种 RTC 时钟源：
- HSE / 128
- LSE（32.768KHz）→ 1Hz
- LSI
两种独立复位机制：
- APB1 接口系统复位
- RTC 核心（后备域）复位
三种中断：
- 闹钟中断（Alarm）
- 秒中断（每秒触发）
- 溢出中断（计数器回到0）

三、RTC 架构简析

RTC 模块主要由两部分构成：

APB1 接口部分
- 与 MCU 通信，通过一组 16 位寄存器控制 RTC 配置。
- 由 PCLK1 驱动。
RTC 核心部分
- 预分频器模块：产生 1 秒基准时钟 TR_CLK
- 计数器模块：32 位，累加系统时间，支持闹钟中断比较

四、RTC 初始化流程（STM32F1 示例）

使能 PWR、BKP 时钟：
RCC_APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN | RCC_APB1ENR_BKPEN;
允许访问后备寄存器：
PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
复位备份域：
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_BDRST; RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_BDRST;
打开并等待 LSE 时钟稳定：
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON; while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY));
选择 LSE 为 RTC 时钟源：
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_LSE;
启用 RTC 时钟：
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;
等待上一次写操作完成（RTOFF = 1）
等待寄存器同步（RSF = 1）
进入配置模式（CNF = 1）
配置分频器和时间值：
RTC->PRLH = ...; RTC->PRLL = ...; RTC->CNTH = ...; RTC->CNTL = ...;
退出配置模式（CNF = 0）
等待写操作完成（RTOFF = 1）

五、RTC 读写注意事项

写操作流程

等待 RTOFF = 1（前一次写完成）
设置 CNF = 1（进入配置模式）
写入目标寄存器（如 PRL、CNT、ALR）
清除 CNF = 0（退出配置模式）
等待 RTOFF = 1（确认写操作完成）

每次写入至少需要等待 3 个 RTCCLK 周期。

读操作注意事项

RTC 核心独立于 APB1 接口，RTC 内部值在 RTC 时钟上升沿同步 到 APB1 接口：

若系统曾关闭 APB1 时钟，第一次读取值可能无效（常为0）
必须等待 RSF = 1（寄存器同步完成）后再读数据

情况示例：复位后 / 停机唤醒后 / APB1重新打开

六、RTC 寄存器说明

寄存器名	描述	复位方式
`RTC_CNT`	当前计数值（时间）	后备复位
`RTC_PRL`	分频器设定	后备复位
`RTC_ALR`	闹钟时间值	后备复位
其他寄存器	配置与控制	系统复位

七、总结

RTC 模块作为独立的低功耗定时单元，在低功耗应用中非常重要。STM32 的 RTC 模块可实现秒级定时、闹钟中断、时间持久化（VBAT 支持）等功能。