嵌入式技术及应用（STM32CubeMX版）课件 任务20 用RTC制作数字钟

任务20 用RTC制作数字钟电子工业出版社任务要求STM32用RTC记录当前日期（年、月、日、星期）和时间（时、分、秒），用串口1与计算机进行串行通信。计算机通过串口调试助手向STM32发送控制命令，用来设置或者显示当前的日期与时间。串口的波特率BR=115200bps，数据位8位，停止位1位。要求用RTC和串口1制作一个带有闹钟功能的数字钟。具体要求如下：（1）RTC的初始日期为2023年1月1日星期日，时间为17:02:04。（2）可通过串口发送命令来显示当前的日期和时间。（3）可设置当前的日期和时间、设置闹钟的时间，设置数据的格式为BCD码。（4）闹钟时间到后，每隔10s自动输出当前时间，输出格式为“定时时间到，当前时间为：hh:mm:ss”（5）计算机发送的控制命令以及调试助手中显示的数据如表所示。任务要求控制命令及回显数据命令功能串口调试助手显示的数据55AA015A显示当前的日期和时间按格式要求输出当前日期与时间55AA02yymmdd5A设置日期设置日期是：20yy/mm/dd55AA03hhmmss5A设置时间设置时间是：hh:mm:ss55AA04ahamas5A设置闹时设置的闹钟时间是：ah:am:as其他非法输入非法表中，命令数据为16进制数，55AA为数据头，5A为数据尾，yymmdd、hhmmss、ahamas为设置值，数据格式为BCD码，例如，STM32的串口接收到0x55AA022211145A，就是要将日期设置为2022/11/14，此时需要用串口向计算机发送“设置日期是：2022/11/14”。任务要求控制命令及回显数据命令功能串口调试助手显示的数据55AA015A显示当前的日期和时间按格式要求输出当前日期与时间55AA02yymmdd5A设置日期设置日期是：20yy/mm/dd55AA03hhmmss5A设置时间设置时间是：hh:mm:ss55AA04ahamas5A设置闹时设置的闹钟时间是：ah:am:as其他非法输入非法串口接收到0x55AA015A命令后，STM32需要输出当前的日期和时间，输出格式如下：当前日期：2023/01/01，星期日当前时间：17:02:04知识储备

1．STM32中RTC的应用特性RTC是RealTimeClock的缩写，其含义是实时时钟。STM32中集成有一个RTC，其实质是一个独立的定时器，用来记录时间（时、分、秒）和日期（年、月、日），STM32中的RTC具有以下特性：（1）RTC主要由APB1总线接口和RTC核心部分组成。APB1总线接口负责RTC核心部分与APB1总线连接，这一部分由STM32的主电源供电。（2）RTC核心部分由预分器、计数器、闹钟等几部分组成，分别产生最长周期为1s的计数脉冲、并对脉冲计数和产生定时闹钟。RTC核心部分由后备电源供电，因此，STM32的主电源断电后，只要后备电源不断电，RTC仍会正常走时。RTC的实质是一个掉电后仍能继续运行的特殊定时器。

（3）RTC的核心部分工作在备份域中，STM32复位或者从待机模式唤醒等状态都不影响RTC的设置和时间的走时。（4）RTC的核心部分需通过备份域复位信号复位。（5）RTC具有日期（年、月、日、星期）和时间（时、分、秒）计时功能，还可以提供亚秒，小时具有12或24小时2种制式。（6）RTC具有闰年处理功能，能自动将月份的天数调整为28、29（闰年的2月）、30和31天。（7）RTC的时钟源有3种选择。1．STM32中RTC的应用特性

LSI为内部的RC振荡器，其频率约为40KHz，存在较大的误差。在实际应用中，RTC的时钟源一般选择频率为32.768KHz的外部低速晶体振荡器，其电路如图所示。（8）RTC有秒中断、闹钟中断和溢出中断等3个可屏蔽中断。1．STM32中RTC的应用特性函数的用法（1）HAL_RTC_GetTime()函数2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_TimeTypeDef*sTime,uint32_tFormat);功能获取当前时间，并存入指定时间型结构体变量中。参数2sTime：获取的时间所存放的地址。该参数是一个指向RTC_TimeTypeDef（时间结构体）型变量的指针。RTC_TimeTypeDef类型的定义如下：typedefstruct{uint8_tHours;/*小时，取值为0～23*/uint8_tMinutes;/*分钟，取值为0～59*/uint8_tSeconds;/*秒，取值为0～59*/}RTC_TimeTypeDef;函数的用法（1）HAL_RTC_GetTime()函数2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_TimeTypeDef*sTime,uint32_tFormat);功能获取当前时间，并存入指定时间型结构体变量中。参数1hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。在HAL库中，时实钟结构体变量为hrtc，用来保存RTC的配置信息。参数3Format：输出数据的格式。取值如下：RTC_FORMAT_BIN：二进制数RTC_FORMAT_BCD：BCD码返回值HAL的状态。先定义一个RTC_TimeTypeDef类型的结构体变量tim，然后用HAL_RTC_GetTime()函数获取当前时间，并存入结构体变量tim中，然后从tim的各成员中读取小时、分钟和秒值。例如，获取当前时间，并存入时间变量time中的程序如下：RTC_TimeTypeDef time;HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&time,RTC_FORMAT_BIN);上述程序执行后，则time.Hours中存放的是小时值，time.Minutes中存放的是分钟值，time.Seconds中存放的是秒值。获取当前时间的方法2．HAL库中有关RTC的操作函数函数的用法（2）HAL_RTC_GetDate()函数2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_DateTypeDef*sDate,uint32_tFormat);功能获取当前日期，并存入指定日期型结构体变量中。参数2sDate：获取的日期所存放的地址。该参数是一个指向RTC_DateTypeDef（日期结构体）型变量的指针。RTC_DateTypeDef类型的定义如下：typedefstruct{uint8_tWeekDay;/*星期，取值为1（星期一）～6（星期六）、0（星期日）*/uint8_tMonth;/*月，取值为1～12*/uint8_tDate;/*日，取值为1～31*/uint8_tYear;/*年，取值为0～99*/}RTC_DateTypeDef;函数的用法2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_GetDate(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_DateTypeDef*sDate,uint32_tFormat);功能获取当前时间，并存入指定时间型结构体变量中。参数1hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。在HAL库中，时实钟结构体变量为hrtc，用来保存RTC的配置信息。参数3Format：输出数据的格式。取值如下：RTC_FORMAT_BIN：二进制数RTC_FORMAT_BCD：BCD码返回值HAL的状态。（2）HAL_RTC_GetDate()函数先定义一个RTC_DateTypeDef类型的结构体变量dat，然后用HAL_RTC_GetDate()函数获取当前日期，并存入结构体变量dat中，然后从dat的各成员中读取星期、年、月、日的值。例如，获取当前日期，并存入日期变量date中的程序如下：RTC_DateTypeDef date;HAL_RTC_GetDate(&hrtc,&date,RTC_FORMAT_BIN);上述程序执行后，则date.WeekDay中存放的是星期值，date.Month中存放的是月值，date.Date中存放的是日值，date.Year中存放的是年值。获取当前日期的方法2．HAL库中有关RTC的操作函数函数的用法2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_SetTime(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_TimeTypeDef*sTime,uint32_tFormat);功能设置当前时间。参数1hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。参数2sTime：时间变量的指针。该时间变量是一个RTC_TimeTypeDef（时间结构体）型变量，用来保存所要设置的时间值。参数3Format：输出数据的格式。取值如下：RTC_FORMAT_BIN：二进制数RTC_FORMAT_BCD：BCD码返回值HAL的状态。（3）HAL_RTC_SetTime()函数先定义一个RTC_TimeTypeDef类型的结构体变量tim，然后对tim变量的各成员赋值，再用HAL_RTC_SetTime()函数设置当前时间。例如，将当前时间设为18:23:48的程序如下：RTC_TimeTypeDeftime;time.Hours=18;time.Minutes=23;time.Seconds=48;HAL_RTC_SetTime(&hrtc,&time,RTC_FORMAT_BIN);设置当前时间的方法2．HAL库中有关RTC的操作函数函数的用法2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_SetDate(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_DateTypeDef*sDate,uint32_tFormat);功能设置当前日期。参数1hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。参数2sDate：日期变量的指针。该日期变量是一个RTC_DateTypeDef（日期结构体）型变量，用来保存所要设置的日期值。参数3Format：输出数据的格式。取值如下：RTC_FORMAT_BIN：二进制数RTC_FORMAT_BCD：BCD码返回值HAL的状态。（4）HAL_RTC_SetDate()函数先定义一个RTC_DateTypeDef类型的结构体变量dat，然后对dat变量的各成员赋值，再用HAL_RTC_SetDate()函数设置当前日期。例如，将当前日期设为21-11-16的程序如下：RTC_DateTypeDefdate;date.Year=21;date.Month=11;date.Date=16;HAL_RTC_SetDate(&hrtc,&date,RTC_FORMAT_BIN);设置当前日期的方法2．HAL库中有关RTC的操作函数函数的用法（5）HAL_RTC_SetAlarm()函数2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_SetAlarm(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_AlarmTypeDef*sAlarm,uint32_tFormat);功能设置闹钟时间。参数2sAlarm：指向闹钟结构体变量的指针。该变量是一个RTC_AlarmTypeDef（闹钟结构体）型的结构变量，用来保存所要设置的闹钟时间。RTC_AlarmTypeDef类型的定义如下：typedefstruct{RTC_TimeTypeDefAlarmTime;/*闹钟时间*/uint32_tAlarm;/*闹钟ID号，对于STM32F1x其ID号为0*/}RTC_AlarmTypeDef;函数的用法2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_SetAlarm(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_AlarmTypeDef*sAlarm,uint32_tFormat);功能设置闹钟时间。参数1hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。在HAL库中，时实钟结构体变量为hrtc，用来保存RTC的配置信息。参数3Format：输出数据的格式。取值如下：RTC_FORMAT_BIN：二进制数RTC_FORMAT_BCD：BCD码返回值HAL的状态。（5）HAL_RTC_SetAlarm()函数先定义一个RTC_AlarmTypeDef类型的结构体变量alarm，然后对alarm变量的各成员赋值，再用HAL_RTC_SetAlarm()函数设置闹钟时间。例如，将闹钟时间设为18:23:48的程序如下：RTC_AlarmTypeDefalarm; //定义闹钟变量alarm.Alarm=0; //设置闹钟ID号alarm.AlarmTime.Hours=18; //设置闹钟的小时：18时alarm.AlarmTime.Minutes=23; //设置闹钟的分：23分alarm.AlarmTime.Seconds=48; //设置闹钟的秒：48秒HAL_RTC_SetAlarm(&hrtc,&alarm,RTC_FORMAT_BIN);//设置闹钟2．HAL库中有关RTC的操作函数用HAL_RTC_SetAlarm()函数设置闹钟时间的方法函数的用法2．HAL库中有关RTC的操作函数原型HAL_StatusTypeDefHAL_RTC_SetAlarm_IT(RTC_HandleTypeDef*hrtc,RTC_AlarmTypeDef*sAlarm,uint32_tFormat);功能设置闹钟时间并开启闹钟中断。参数1hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。参数2sAlarm：指向闹钟结构体变量的指针。该变量是一个RTC_AlarmTypeDef（闹钟结构体）型的结构变量，用来保存所要设置的闹钟时间。参数3Format：输出数据的格式。取值如下：RTC_FORMAT_BIN：二进制数RTC_FORMAT_BCD：BCD码返回值HAL的状态。（6）HAL_RTC_SetAlarm_IT()函数先定义一个RTC_AlarmTypeDef类型的结构体变量alarm，然后对alarm变量的各成员赋值，再用HAL_RTC_SetAlarm()函数设置闹钟时间。例如，将闹钟时间设为18:23:48，并开启闹钟中断，其程序如下：RTC_AlarmTypeDefalarm; //定义闹钟变量alarm.Alarm=0; //设置闹钟ID号alarm.AlarmTime.Hours=0x18; //设置闹钟的小时：18时alarm.AlarmTime.Minutes=0x23; //设置闹钟的分：23分alarm.AlarmTime.Seconds=0x48; //设置闹钟的秒：48秒HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc,&alarm,RTC_FORMAT_BCD);/*设置闹钟，并开启闹钟中断，数据为BCD码*/用HAL_RTC_SetAlarm_IT()函数设置闹钟时间的方法2．HAL库中有关RTC的操作函数函数的用法2．HAL库中有关RTC的操作函数原型__weakvoidHAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef*hrtc);功能闹钟中断的回调函数。若使能了闹钟中断，则当闹钟时间到，STM32就会执行此函数。参数hrtc：指向时实钟结构体变量的指针。返回值HAL的状态。（7）HAL_RTC_AlarmAEventCallback()函数注意：在HAL中，该函数为弱函数，内部无操作，需用户重新定义。重定义的内容为闹钟时间到后STM32所要处理的工作。voidHAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef*hrtc){ /*闹钟时间到时的处理*/ HAL_RTC_SetAlarm_IT(hrtc,&alarm,RTC_FORMAT_BIN);/*再次设置闹钟，并开启闹钟中断，数据为二进制数，如果不需要再设开闹钟，则去掉此句*/}2．HAL库中有关RTC的操作函数重定义HAL_RTC_AlarmAEventCallback()函数的框架结构说明：STM32进入闹钟中断服务函数中后会关闭闹钟中断，所以，在用户自定义的闹钟中断的回调函数中，如果要再闹钟中断，则需在函数最后面重新开启闹钟中断，否则闹钟中断服务函数执行后，STM32将不再闹钟。2．HAL库中有关RTC的操作函数回调函数的形参是一个指针，参数名是hrtc。在回调函数中hrtc为局部变量，它虽与全局量hrtc同名，但两者并不是同一个变量，在函数体中若局变量与全局变量同名，则所用的变量为局部变量，而不是全局变量。在第4行，HAL_RTC_SetAlarm_IT()函数的第1个形数也是一个指针，它与回调函数的参数为同一参数。因此，第4行中HAL_RTC_SetAlarm_IT()函数的第1个实参为hrtc。如果回调函数的形参为RTC_HandleTypeDef*shrtc（参数名与hrtc不同），则第4行代码应为：HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc,&alarm,RTC_FORMAT_BIN);//全局变量hrtc的地址或者：HAL_RTC_SetAlarm_IT(shrtc,&alarm,RTC_FORMAT_BIN);//回调函数中的形参2．HAL库中有关RTC的操作函数例如，STM32每隔1分钟就用串口1输出当前时间，如果用闹钟中断编程，则用户重定义的闹钟中断的回调函数如下：voidHAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef*shrtc){ RTC_AlarmTypeDefiAlarm; RTC_TimeTypeDef iTime; HAL_RTC_GetTime(shrtc,&iTime,RTC_FORMAT_BIN); printf("当前时间为：%2d:%2d:%2d\r\n",iTime.Hours,iTime.Minutes,iTime.Seconds); iTime.Minutes+=1; if(iTime.Minutes>59) { iTime.Minutes=0; iTime.Hours+=1; if(iTime.Hours>23) iTime.Hours=0; }2．HAL库中有关RTC的操作函数例如，STM32每隔1分钟就用串口1输出当前时间，如果用闹钟中断编程，则用户重定义的闹钟中断的回调函数如下： iAlarm.Alarm=0; iAlarm.AlarmTime=iTime; HAL_RTC_SetAlarm_IT(shrtc,&iAlarm,RTC_FORMAT_BIN);/*再次设置闹钟，并开启闹钟中断，数据为二进制数*/}实现方法与步骤任务20的硬件电路：

1．搭建电路

2．生成RTC的初始化代码步骤（1）启动STM32CubeMX，然后新建STM32CubeMX工程、配置SYS、RCC和时钟，配置的结果与任务10相同。（2）配置通用串口1（USART1）按照前面任务中介绍的方法将串口1配置成异步通信口，波特率为115200bps，8位数据位，1位停止位，接收中断的优先级为1级。

2．生成RTC的初始化代码（3）配置RTC第1步：设置RCC

2．生成RTC的初始化代码（3）配置RTC第2步：激活RTC的时钟源和日历功能。第3步：配置RTC的参数。

2．生成RTC的初始化代码（3）配置RTC第4步：设置RTC闹钟中断。

2．生成RTC的初始化代码（3）配置RTC第5步：设置RTC的时钟源。（4）配置工程将工程名设置成Task20，并设置保存工程的位置、所用的IDE以及代码生器的相关选项，将工程保存至“D:\ex”文件夹中，然后生成Keil工程代码。

3．编写数字钟的应用程序步骤（1）将任务10中的User子文件夹复制至“D:\ex\Task20”文件夹中。User子文件夹中保存的是串行通信文件Serial.c和Serial.h。（2）打开任务20的Keil工程，并在Keil工程中新建User组，然后将“D:\ex\Task20\User”文件夹中的Serial.c文件添加至User组中。（3）在Keil工程的include路径中添加“D:\ex\Task20\User”文件夹，该文件夹是Serial.h头文件所在的文件夹。（4）在main.c文件中编写用户应用程序，程序代码如下：

12345678910111213141516…#include "stdio.h"#include "string.h"#include "Serial.h"…const uint8_tComStr[3]={0x55,0xaa}; //命令头const uint8_t ComStr1[5]={0x55,0xaa,0x01,0x5a};//命令1：显示日期和时间…void RxDataProc(void);//接收数据处理函数说明…intmain(void){

…HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuf,1); /*使能串口1接收中断，并指定接收缓冲区和接收数据长度*/while(1){3．编写数字钟的应用程序

1617

1819202122232425262728293031{

if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE)!=RESET) /*判断是否是空闲中断(IDLE)发生*/

{/****************************************************************/ RxDataProc();//接收数据处理/****************************************************************/ memset(UserRxBuf,0,UserRxCnt);//串口接收缓冲区清0 UserRxCnt=0; //串口接收计数值清0 __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1); /*清除IDLE中断请求标志*/

}}}…/********************************************************************** RxDataProc()功能：串口接收数据处理3．编写数字钟的应用程序

3233343536373839404142434445464748

参数：无返回值：无***********************************************************************/void RxDataProc(void){char * fp;RTC_TimeTypeDef iTime; //定义时间变量RTC_DateTypeDef iDate; //定义日期变量RTC_AlarmTypeDef iAlarm; //定义闹钟变量if((strstr((constchar*)UserRxBuf,(constchar*)ComStr1))!=NULL){ //收到0x55aa015a 显示日期和时间 HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&iTime,RTC_FORMAT_BIN);//获取当前时间 HAL_RTC_GetDate(&hrtc,&iDate,RTC_FORMAT_BIN);//获取当前日期 printf("当前日期：%d/%02d/%02d，",2000+iDate.Year, iDate.Month,iDate.Date); switch(iDate.WeekDay) //输出星期 {3．编写数字钟的应用程序

4950515253545556575859606162636465 case 0: printf("星期日\r\n"); break; case 1: printf("星期一\r\n"); break; case 2: printf("星期二\r\n"); break; case 3: printf("星期三\r\n"); break; case 4: printf("星期四\r\n"); break; case 5: printf("星期五\r\n");3．编写数字钟的应用程序

6667686970717273747576777879808182 break; case 6: printf("星期六\r\n"); break; } printf("当前时间：%02d:%02d:%02d\r\n",iTime.Hours, iTime.Minutes,iTime.Seconds); return;

}

if((fp=strstr((constchar*)UserRxBuf,(constchar*)ComStr))!=NULL){ //收到0x55aa if(*(fp+6)==0x5a) //检查是否收到了帧尾0x5a { //收到了帧尾0x5a switch(*(fp+2)) //判断命令的类型

即命令的第3字节 { case 2: //55AA02yymmdd5A设置日期 iDate.Year=*(fp+3);3．编写数字钟的应用程序

8384858687888990919293949596979899 iDate.Month=*(fp+4); iDate.Date=*(fp+5); HAL_RTC_SetDate(&hrtc,&iDate,RTC_FORMAT_BCD); printf("设置日期是：%x/%02x/%02x\r\n", 0x2000+iDate.Year,iDate.Month,iDate.Date); break; case 3: //55AA03hhmmss5A设置时间 iTime.Hours=*(fp+3); //修改小时 iTime.Minutes=*(fp+4);//修改分 iTime.Seconds=*(fp+5);//修改秒 HAL_RTC_SetTime(&hrtc,&iTime,RTC_FORMAT_BCD); printf("设置时间是：%02x:%02x:%02x\r\n",iTime.Hours, iTime.Minutes,iTime.Seconds); break; case 4: //55AA04ahamas5A设置闹时 iAlarm.Alarm=0; //设置闹钟ID号 iAlarm.AlarmTime.Hours=*(fp+3); //设置闹钟的小时3．编写数字钟的应用程序

100101102103104105106107108109110111112113114115116

iAlarm.AlarmTime.Minutes=*(fp+4); //设置闹钟的分 iAlarm.AlarmTime.Seconds=*(fp+5); //设置闹钟的秒 /*设置闹钟，并开启闹钟中断，数据为BCD码*/ HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc,&iAlarm,RTC_FORMAT_BCD); printf("设置的闹钟时间是：%02x:%02x:%02x\r\n", iAlarm.AlarmTime.Hours, iAlarm.AlarmTime.Minutes, iAlarm.AlarmTime.Seconds ); break; default: printf("命令编号错误！\r\n"); } } else {/*没收到数据尾0x5a*/ printf("数据的个数非法或者数据尾非法！\r\n"); }3．编写数字钟的应用程序

117118119120121122123124125126127128129130131132133

}else{ /*没收到数据头*/ printf("数据头非法！\r\n");}}/********************************************************************** HAL_RTC_AlarmAEventCallback()功能：RTC闹钟事件回调函数参数：指向时实钟结构体变量的指针返回值：无***********************************************************************/voidHAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef*hrtc){