实时时钟(Real-Time Clock,RTC)常用于制作时钟日历。RTC电路分属于两个电源域:备份域和VDD电源域。RTC的核心计数部分在备份域中,可在VDD断电VBAT供电时保持RTC的计数,当系统复位或者从待机模式唤醒时,RTC的设置和时间也都保持不变。本期内容将通过一个显示当前时间的例程带领大家初步了解GD32VF103的RTC外设的使用方法。

 

系统环境:Windows 10-64bit

软件平台:NucleiStudio IDE 202102版或 PlatformIO IDE

硬件需求:RV-STAR开发板

 

GD32VF103的RTC电路

 

 

 

 

 

 

 

GD32VF103的RTC电路包含两个主要部分,分别是位于PCLK1时钟域的APB接口和位于RTC时钟域的RTC内核:

APB接口与APB1总线相连,包含一组寄存器,可通过APB1总线对其进行访问。

 

RTC内核包含两个主要模块,一个是RTC预分频模块,模块包含一个20位可编程预分频器,该分频器可以通过对RTC时钟源分频产生SC_CLK,如果RTC_INTEN寄存器中的秒中断标志位被使能,在每个SC_CLK上升沿,RTC会产生一个秒中断。另外一个模块是一个32位可编程计数器,其数值可以被初始化为当前系统时间。如果RTC_INTEN的闹钟中断标志位被使能,RTC会在系统时间等于闹钟时间(存储于RTC_ALRMH/L寄存器)时产生一个闹钟中断。

 

RTC的主要特征如下:

 

32位可编程计数器,用于计数运行时间

可编程的预分频器,分频系数最高可达2^20

 

独立时钟域:

PCLK1时钟域

RTC时钟域(该时钟域必须比PCLK1时钟至少慢4倍)

 

RTC时钟源:

HXTAL时钟除以128

LXTAL振荡电路时钟

IRC40K振荡电路时钟

 

可屏蔽的中断源:

闹钟中断

秒中断

溢出中断

 

实验部分

 

 

本期的实验将使用RV-STAR的RTC外设实现显示当前时间的功能,例程的整体实现思路如下:

 

 

首先需要初始化RTC外设:使能时钟源和配置预分频系数等,对于是否通过串口打印输出当前时间,声明一个状态变量并赋值为0;

 

然后用户通过串口人工输入当前的时间对RTC的寄存器进行配置,RTC进入自动计数模式,每秒产生一个中断,在中断服务程序中将状态变量置1

 

主程序中运行一个循环体,判断状态变量的值,如果为1,则读取RTC寄存器存储的当前时间然后打印输出到串口

 

重点讲解一下RTC外设的初始化配置,其代码片段如下:


 

void rtc_configuration(void)
{
    /* enable PMU and BKPI clocks */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_BKPI);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

    /* allow access to BKP domain */
    pmu_backup_write_enable();
    /* reset backup domain */
    bkp_deinit();

    /* enable LXTAL */
    rcu_osci_on(RCU_LXTAL);
    /* wait till LXTAL is ready */
    rcu_osci_stab_wait(RCU_LXTAL);
    /* select RCU_LXTAL as RTC clock source */
    rcu_rtc_clock_config(RCU_RTCSRC_LXTAL);

    /* enable RTC Clock */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_RTC);
    /* wait for RTC registers synchronization */
    rtc_register_sync_wait();
    /* wait until last write operation on RTC registers has finished */
    rtc_lwoff_wait();

    /* enable the RTC second interrupt*/
    rtc_interrupt_enable(RTC_INT_SECOND);
    /* wait until last write operation on RTC registers has finished */
    rtc_lwoff_wait();

    /* set RTC prescaler: set RTC period to 1s */
    rtc_prescaler_set(32767);
    /* wait until last write operation on RTC registers has finished */
    rtc_lwoff_wait();
}

 

由于使用RV-STAR板载的32.768K的晶振作为RTC时钟源,因此配置时要选择LXTAL,同时要注意预分频系数的设置,另外每次对RTC的写操作,均要等待写入完成,例程其余部分的代码均有详细注释,读者们可以自行阅读,相关代码请参考RVMCU网站专栏对应链接。

 

 

将完整代码进行编译上传至RV-STAR开发板,打开串口终端(图中使用PlatformIO的串口终端,也可以使用其他的串口工具):

 

 

 

然后在串口终端中依次输入当前时间的时、分、秒数据,时钟功能就正常开启了,将会每秒刷新输出一次当前时间,如下图:

 

 

如果按下复位按钮,程序会重启,但只要保持通电,RTC的计时会正常进行,数据也不会丢失,按下复位后的串口打印结果见下图:

 

 

 

 

复位后依然正常显示当前时间,说明RTC外设按照我们期望的功能在运行。如果拔掉USB数据线,供电完全切断,那数据将会丢失,需要再次配置当前时间。

 

 

有条件的读者也可以尝试将锂电池及底座焊接到RV-STAR背面预留的焊接处,那样即使USB数据线的供电切断,RTC也可以依靠电池电源保存数据并持续计时。

 

由于GD32VF103的RTC外设较为简单,硬件上仅有时钟(时/分/秒)相关的寄存器,而没有日历相关的寄存器,因此如果要实现完整的日历时钟显示,需要用软件来实现日历,留给读者自行探索。