STM32 实时时钟：原理、配置与应用详解

# 1. STM32 实时时钟概述**

STM32 实时时钟 (RTC) 是一个独立于主时钟的硬件模块，用于在系统断电后保持时间和日期信息。它具有一个专用电池，即使主电源断开，也能为 RTC 供电。RTC 广泛用于嵌入式系统中，需要准确的时间和日期信息，例如数据记录器、时钟和闹钟。

RTC 模块包含多个寄存器，用于存储时间、日期和控制 RTC 的操作。它还具有一个可编程中断，用于在特定时间或日期触发中断服务程序。RTC 的时钟源可以是内部或外部时钟，这提供了灵活性和精度。

# 2. STM32 实时时钟原理

### 2.1 实时时钟寄存器

STM32 的实时时钟（RTC）外设由一组专用的寄存器组成，这些寄存器负责存储时间和日期信息，以及配置 RTC 的各种功能。RTC 寄存器位于 `RTC` 外设基地址中，其地址范围通常为 `0x40002800` 到 `0x40002BFF`。

RTC 寄存器包括以下关键寄存器：

- **RTC_TR**：时间寄存器，存储当前时间（小时、分钟、秒）。
- **RTC_DR**：日期寄存器，存储当前日期（年、月、日）。
- **RTC_CR**：控制寄存器，用于配置 RTC 的各种功能，如时钟源、中断使能等。
- **RTC_ISR**：中断状态寄存器，指示已触发的 RTC 中断。
- **RTC_PRER**：预分频寄存器，用于配置 RTC 时钟的预分频因子。

### 2.2 实时时钟时钟源

STM32 RTC 可以使用两种时钟源：

- **内部低速振荡器（LSI）**：LSI 是一个内部振荡器，频率约为 32 kHz。它通常用于 RTC 的时钟源，因为它的频率稳定且功耗低。
- **外部时钟源**：RTC 还可以使用外部时钟源，如晶体振荡器或陶瓷谐振器。外部时钟源的频率通常更高，可提供更精确的时间测量。

时钟源的选择通过 `RTC_CR` 寄存器的 `RTCSEL` 位进行配置。当 `RTCSEL` 位为 `0` 时，选择 LSI 作为时钟源；当 `RTCSEL` 位为 `1` 时，选择外部时钟源。

### 2.3 实时时钟中断

RTC 外设提供多种中断，用于指示各种事件，如秒中断、闹钟中断和溢出中断。中断通过 `RTC_CR` 寄存器的 `PIE` 和 `WUTE` 位进行使能。

RTC 中断包括：

- **秒中断**：当秒计数器溢出时触发。
- **闹钟中断**：当闹钟计数器与时间寄存器匹配时触发。
- **溢出中断**：当日期寄存器溢出时触发。

RTC 中断的状态可以通过 `RTC_ISR` 寄存器读取。中断可以通过清除 `RTC_ISR` 寄存器中相应的位来清除。

**代码块：**

// 使能 RTC 秒中断
RTC->CR |= RTC_CR_SIE;

// 清除 RTC 秒中断标志
RTC->ISR &= ~RTC_ISR_SECF;

**逻辑分析：**

- `RTC->CR |= RTC_CR_SIE;`：将 `RTC_CR` 寄存器的 `SIE` 位设置为 `1`，使能秒中断。
- `RTC->ISR &= ~RTC_ISR_SECF;`：将 `RTC_ISR` 寄存器的 `SECF` 位设置为 `0`，清除秒中断标志。

# 3.1 实时时钟初始化

**初始化步骤：**

1. **使能 RCC 时钟：**使用 `RCC_APB1PeriphClockCmd` 函数使能 RCC APB1 时钟，以供 RTC 外设使用。
2. **复位 RTC 外设：**使用 `RCC_RTCResetCmd` 函数复位 RTC 外设，将寄存器恢复为默认值。
3. **配置 RTC 时钟源：**使用 `RCC_RTCCLKConfig` 函数配置 RTC 时钟源，可以选择 LSI、LSE 或 HSE。
4. **初始化 RTC 寄存器：**使用 `RTC_Init` 函数初始化 RTC 寄存器，包括时钟预分频器、时钟分频器和初始时间。

**代码示例：**

/* 使能 RCC 时钟 */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);

/* 复位 RTC 外设 */
RCC_RTCResetCmd(ENABLE);
RCC_RTCResetCmd(DISABLE);

/* 配置 RTC 时钟源 */
RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);

/* 初始化 RTC 寄存器 */
RTC_InitTypeDef RTC_InitStructure;
RTC_InitStructure.RTC_HourFormat = RTC_HourFormat_24;
RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 0x7F;
RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv = 0xFF;
RTC_InitStructure.RTC_Second = 0x00;
RTC_InitStructure.RTC_Minute = 0x00;
RTC_InitStructure.RTC_Hour = 0x12;
RTC_InitStructure.RTC_Date = 0x01;
RTC_InitStructure.RTC_Month = RTC_Month_January;
RTC_InitStructure.RTC_Year = 0x15;
RTC_Init(&RTC_InitStructure);

**参数说明：**

* `RCC_APB1Periph_PWR`：使能 PWR 外设时钟，用于备份寄存器。
* `RCC_APB1Periph_BKP`：使能 BKP 外设时钟，用于 RTC 外设。
* `RCC_RTCCLKSource_LSI`：配置 RTC 时钟源为 LSI。
* `RTC_HourForm