基于STM32F103的RTC功能实现

前言：
最近心血来潮，想用stm32f103c8t6这块小板子实现定时的功能，但是发现网上没有太多的资料，所以自己弄了一个。
有几点需要大家注意的是：
由于这个核心板没有外部晶振，所以在RTC初始化时用的是LSI（内部低速晶振），频率约为40KHZ。
由于没有纽扣电池，故断电后无法继续计时。

实现功能：

串口显示日期和时间
串口设置日期和时间
串口设置闹钟

所需元器件:

stm32f103c8t6核心板
USB转串口模块

实物展示：

结果展示：

代码实现：
main,c文件

#include "sys.h"int main(void)
{delay_init();      //延时函数初始化LED_GPIO_Config(); //LED引脚配置My_USART1();       //串口初始化printf("串口初始化完成\r\n");RTC_Init();      //RTC初始化//RTC_Alarm_Set(2021,12,30,17,35,20); //闹钟设置while(1){GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);delay_ms(500);GPIO_SetBits( GPIOC, GPIO_Pin_13);  delay_ms(500);}
}

RTC.C文件

#include "rtc.h"
#include "sys.h"
#include "string.h"
#include "led.h"
#include <stdlib.h>
const char *pt = __TIME__;  //20:15:05
const char *pd = __DATE__;  //Dec 30 2021u8 month[13][5] = {"NUL","Jan", "Feb", "Mar", "Apr", "May", "Jun", "Jul", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"};
struct SET_ALARM alarm;_calendar calendar;//时钟结构体static void RTC_NVIC_Config(void)
{   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;     //RTC全局中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级1位,从优先级3位NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //先占优先级0位,从优先级4位NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;        //使能该通道中断NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);        //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : RTC_Init_LSI
* 函数功能         : RTC初始化
* 输    入         : 无
* 输    出         : 0,初始化成功1,LSI开启失败
解决复位之后RTC_WaitForSynchro();卡死问题：此句在if外面开启时钟，RCC_LSICmd(ENABLE);
内部晶振低速时钟40KHZ
注意：使用内部低速时钟断电后无法继续走时，即使有备用电池也不行
LSI需由主电源VDD供电，而VBAT只能使LSE起振。
*******************************************************************************/
u8 RTC_Init_LSI(void)
{//检查是不是第一次配置时钟u8 temp=0;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能后备寄存器访问RCC_LSICmd(ENABLE); //设置内部低速晶振（LSI）if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x5050) //从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎{BKP_DeInit(); //复位备份区域//RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);   //设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) == RESET&& temp < 250) //检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪{temp++;delay_ms(10);}if(temp>=250)return 1;//初始化时钟失败,晶振有问题//RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSI作为RTC时钟RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_WaitForSynchro(); //等待RTC寄存器同步RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC|RTC_IT_ALR, ENABLE); //使能RTC秒中断、闹钟中断RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_EnterConfigMode();/// 允许配置//RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值RTC_SetPrescaler(40000); //设置RTC预分频的值RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成//RTC_Set(2017,3,6,0,0,0); //设置时间get_time();RTC_Set(calendar.w_year+2000-1 ,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);  //设置时间RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X5050); //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据}else//系统继续计时{RTC_WaitForSynchro(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC|RTC_IT_ALR, ENABLE); //使能RTC秒中断、闹钟中断RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成}RTC_NVIC_Config();//RCT中断分组设置RTC_Get();//更新时间return 0; //ok
}//RTC时钟中断
//每秒触发一次
void RTC_IRQHandler(void)
{        if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)//秒钟中断{                          RTC_Get();//更新时间  printf("RTC Time:%d-%d-%d %d:%d:%d\r\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);//输出闹铃时间  }if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET)//闹钟中断{RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);      //清闹钟中断     RTC_Get();              //更新时间   printf("Alarm Time:%d-%d-%d %d:%d:%d\r\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);//输出闹铃时间 }                                                RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW);       //清闹钟中断RTC_WaitForLastTask();
}
//判断是否是闰年函数
//月份   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12
//闰年   31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
//非闰年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
//输入:年份
//输出:该年份是不是闰年.1,是.0,不是
u8 Is_Leap_Year(u16 year)
{             if(year%4==0) //必须能被4整除{ if(year%100==0) { if(year%400==0)return 1;//如果以00结尾,还要能被400整除     else return 0;   }else return 1;   }else return 0;
}                  //月份数据表
u8 const table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}; //月修正数据表
//平年的月份日期表
const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};/*******************************************************************************
* 函 数 名         : RTC_Set
* 函数功能         : RTC设置日期时间函数（以1970年1月1日为基准，把输入的时钟转换为秒钟）1970~2099年为合法年份
* 输    入         : syear：年  smon：月  sday：日hour：时   min：分  sec：秒
* 输    出         : 0,成功1,失败
*******************************************************************************/
u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{u16 t;u32 seccount=0;if(syear<1970||syear>2099)return 1;       for(t=1970;t<syear;t++)    //把所有年份的秒钟相加{if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数else seccount+=31536000;           //平年的秒钟数}smon-=1;for(t=0;t<smon;t++)      //把前面月份的秒钟数相加{seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数     }seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加 seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数seccount+=(u32)min*60;     //分钟秒钟数seccount+=sec;//最后的秒钟加上去RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);  //使能PWR和BKP外设时钟  PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);   //使能RTC和后备寄存器访问 RTC_SetCounter(seccount);   //设置RTC计数器的值RTC_WaitForLastTask();  //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成   return 0;
}//初始化闹钟
//以1970年1月1日为基准
//1970~2099年为合法年份
//syear,smon,sday,hour,min,sec：闹钟的年月日时分秒
//返回值:0,成功;其他:错误代码.
u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{u16 t;u32 seccount=0;if(syear<1970||syear>2099)return 1;       for(t=1970;t<syear;t++)    //把所有年份的秒钟相加{if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数else seccount+=31536000;           //平年的秒钟数}smon-=1;for(t=0;t<smon;t++)      //把前面月份的秒钟数相加{seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数     }seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加 seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数seccount+=(u32)min*60;     //分钟秒钟数seccount+=sec;//最后的秒钟加上去              //设置时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);  //使能PWR和BKP外设时钟   PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);  //使能后备寄存器访问  //上面三步是必须的!RTC_SetAlarm(seccount);RTC_WaitForLastTask();   //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成   return 0;
}//得到当前的时间
//返回值:0,成功;其他:错误代码.
u8 RTC_Get(void)
{static u16 daycnt=0;u32 timecount=0; u32 temp=0;u16 temp1=0;     timecount=RTC_GetCounter();   temp=timecount/86400;   //得到天数(秒钟数对应的)if(daycnt!=temp)//超过一天了{     daycnt=temp;temp1=1970; //从1970年开始while(temp>=365){              if(Is_Leap_Year(temp1))//是闰年{if(temp>=366)temp-=366;//闰年的秒钟数else {temp1++;break;}  }else temp-=365;      //平年 temp1++;  }   calendar.w_year=temp1;//得到年份temp1=0;while(temp>=28)//超过了一个月{if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1)//当年是不是闰年/2月份{if(temp>=29)temp-=29;//闰年的秒钟数else break; }else {if(temp>=mon_table[temp1])temp-=mon_table[temp1];//平年else break;}temp1++;  }calendar.w_month=temp1+1; //得到月份calendar.w_date=temp+1;     //得到日期 }temp=timecount%86400;          //得到秒钟数        calendar.hour=temp/3600;        //小时calendar.min=(temp%3600)/60;   //分钟    calendar.sec=(temp%3600)%60;   //秒钟calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);//获取星期   return 0;
}   //获得现在是星期几
//功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)
//输入参数：公历年月日
//返回值：星期号
u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)
{   u16 temp2;u8 yearH,yearL;yearH=year/100;   yearL=year%100; // 如果为21世纪,年份数加100  if (yearH>19)yearL+=100;// 所过闰年数只算1900年之后的  temp2=yearL+yearL/4;temp2=temp2%7; temp2=temp2+day+table_week[month-1];if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;return(temp2%7);
}             void get_time()
{//Dec  3 2021if( pd[4] == ' ' ){calendar.w_date = pd[5]-'0';//得到日}else   //Dec 30 2021{calendar.w_date= (pd[4]-'0')*10 + (pd[5]-'0');//得到日}calendar.w_year = (pd[9]-'0')*10 + (pd[10]-'0');//得到年    //printf("年:%d\r\n",calendar.w_year );u8 i;for(i = 1; i <= 12; i++){if(strcmp((const char *)pd, (char *)month[i]) == 0){break;//找到月份了}}calendar.w_month = i;//得到月  calendar.hour = (pt[0]-'0')*10 + (pt[1]-'0');//得到小时calendar.min = (pt[3]-'0')*10 + (pt[4]-'0');//得到分钟calendar.sec = (pt[6]-'0')*10 + (pt[7]-'0');//得到秒
}

my_usart1.c文件

#include "sys.h"
#include "my_usart1.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>void My_USART1(void)
{//定义结构体变量，注意：只能放在{后面GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;USART_InitTypeDef USART1_InitStruct;NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStruct;/*1串口时钟、GPIO时钟初始化*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);/*2GPIOA端口模式设置*///配置引脚TXGPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;             //推挽复用输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = USART1_GPIO_PIN_TX;            //PA9GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//配置引脚RXGPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;      //浮空输入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = USART1_GPIO_PIN_RX;           //PA10//GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);/*3串口参数初始化*/USART1_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;                                       //波特率USART1_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;  //流控USART1_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx ;                   //串口模式USART1_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;                              //校验位USART1_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1 ;                           //停止位USART1_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;                      //数据位USART_Init(USART1,&USART1_InitStruct);/*4开启中断并且初始化NVIC*/USART_ITConfig( USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启接收中断NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;     //选择中断源NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //抢占优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;      //响应优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;       //中断使能NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);        /*5使能串口*/USART_Cmd(USART1,ENABLE);/*6编写中断处理函数*/
}/*实现发送字符串的功能描述：
依次发送字符串中的字符，每发送一个检查下TXE标志位，修改库函数中的USART_SendData()函数即可
发送完全部字符以后，最后检查TC标志位 ，*/
void USART_SendByte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));assert_param(IS_USART_DATA(Data)); /* Transmit Data */USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);while( USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE)==RESET);
}void USART_SendString(USART_TypeDef* USARTx, char *str)
{   while(*str!='\0'){USART_SendByte(USARTx,*str++);}while( USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TC)==RESET);
}uint8_t USART_ReceiveByte(USART_TypeDef* USARTx)
{while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE)==RESET);return (uint8_t) USART_ReceiveData(USART1);}static volatile uint8_t  g_usart1_buf[128]={0};
static volatile uint32_t g_usart1_cnt=0;
void USART1_IRQHandler(void)                    //串口1中断服务程序
{uint8_t d=0;int i = 0;u16 alarm_buf[64]={0};u16 rtc_buf[64]={0};if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾){//接收串口数据d = USART_ReceiveData(USART1);   g_usart1_buf[g_usart1_cnt] = d;g_usart1_cnt++;//设置闹钟if(d == 'A'|| g_usart1_cnt>= sizeof(g_usart1_buf)){      char *s = strtok((char *)g_usart1_buf,"- :");  //分割符是- :while(s!=NULL){   alarm_buf[i] = atoi(s);    //2022-1-10 23:50:5Ai++;s = strtok(NULL,"- :");g_usart1_cnt = 0;}RTC_Alarm_Set(alarm_buf[0],alarm_buf[1],alarm_buf[2],alarm_buf[3], alarm_buf[4],alarm_buf[5]); //闹钟设置printf("%d-%d-%d %d:%d:%d  设置闹钟成功！\r\n",alarm_buf[0],alarm_buf[1],alarm_buf[2],alarm_buf[3],alarm_buf[4],alarm_buf[5]);} //设置时间else if(d == 'R'|| g_usart1_cnt>= sizeof(g_usart1_buf)){      char *s = strtok((char *)g_usart1_buf,"- :");  //分割符是- :while(s!=NULL){   rtc_buf[i] = atoi(s);    //2022-1-10 23:50:5Ri++;s = strtok(NULL,"- :");g_usart1_cnt = 0;}RTC_Set(rtc_buf[0],rtc_buf[1],rtc_buf[2],rtc_buf[3], rtc_buf[4],rtc_buf[5]); //设置时间printf("%d-%d-%d %d:%d:%d  设置时间成功！\r\n",rtc_buf[0],rtc_buf[1],rtc_buf[2],rtc_buf[3],rtc_buf[4],rtc_buf[5]);} //清空串口接收中断标志位USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);}
} /*不勾选微库则需要这个*/
#pragma import(__use_no_semihosting)
struct __FILE
{int handle;
};FILE __stdout;
void _sys_exit(int x)
{x = x;
}///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{/* 发送一个字节数据到串口 */USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);/* 等待发送完毕 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);      return (ch);
}///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{/* 等待串口输入数据 */while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET);return (int)USART_ReceiveData(USART1);
}

追加内容：
如果有3V纽扣电池和32.768KHz的石英晶振，就可以实现断电后RTC继续走时的功能。
根据数据手册可知，外部低速时钟电路可以这样搭建：
其中 CL1 和 CL2 为 5pF~15pF 之间的瓷介电容器,OSC32_IN为引脚PC14,OSC32_OUT为引脚PC15。

纽扣电池电路可以这样搭建：
当接电池和有v3.3电源时，就会选择v3.3供电。当接电池和没有v3.3电源时，就会选择电池供电，即3v3掉电后RTC也能照常工作，备用的纽扣电池。当不接电池和有v3.3电源时也会选择v3.3供电。

详细内容请看STM32 VBAT外围电路接法详解

代码实现如下：
除RTC的初始化不一样外，其他都一样。

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : RTC_Init_LSE
* 函数功能         : RTC初始化
* 输    入         : 无
* 输    出         : 0,初始化成功1,LSE开启失败
外部低速时钟
注意：使用外部低速时钟断电后如果有备用电池可以继续走时
*******************************************************************************/
u8 RTC_Init_LSE(void)
{//检查是不是第一次配置时钟u8 temp=0;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE); //使能PWR和BKP外设时钟PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); //使能后备寄存器访问//RCC_LSICmd(ENABLE); //设置内部低速晶振（LSI）if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0x6060) //从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎{BKP_DeInit(); //复位备份区域RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);   //设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&& temp < 250) //检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪{temp++;delay_ms(10);}if(temp>=250)return 1;//初始化时钟失败,晶振有问题RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟//RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI); //设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSI作为RTC时钟RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); //使能RTC时钟RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_WaitForSynchro(); //等待RTC寄存器同步RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC|RTC_IT_ALR, ENABLE); //使能RTC秒中断、闹钟中断RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_EnterConfigMode();/// 允许配置RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值//RTC_SetPrescaler(40000); //设置RTC预分频的值RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成//RTC_Set(2017,3,6,0,0,0); //设置时间get_time();RTC_Set(calendar.w_year+2000-1 ,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);  //设置时间RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0X6060); //向指定的后备寄存器中写入用户程序数据}else//系统继续计时{RTC_WaitForSynchro(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC|RTC_IT_ALR, ENABLE); //使能RTC秒中断、闹钟中断RTC_WaitForLastTask(); //等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成}RTC_NVIC_Config();//RCT中断分组设置RTC_Get();//更新时间return 0; //ok
}

最后：

需要代码的可以自行下载。代码下载链接
下载操作：

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