STM32 RTC驱动开发：实时时钟与日期管理的权威指南

# 1. STM32 RTC概述**

STM32 实时时钟 (RTC) 外设是一种专门用于管理时间和日期的低功耗外设。它包含一个 32 位计数器、一个日历和一个报警系统，可用于创建各种时间相关的应用。

RTC 外设具有以下主要特点：

- 独立于主系统时钟，即使在系统处于低功耗模式时也能保持时间和日期。
- 提供各种时钟源，包括内部 RC 振荡器、外部时钟输入和 LSE 晶振。
- 具有可编程的报警和中断功能，用于在特定时间或事件发生时触发中断。
- 可用于创建各种时间相关应用，如实时时钟显示、日历功能、闹钟和定时器。

# 2. RTC驱动开发理论基础

### 2.1 RTC寄存器和时钟配置

STM32的RTC外设由一系列寄存器组成，用于配置和控制RTC功能。这些寄存器可分为两类：

- **控制寄存器：**用于配置RTC时钟源、中断和事件。
- **数据寄存器：**用于存储时间和日期信息。

RTC时钟源可以是内部低速振荡器(LSI)或外部时钟源(LSE)。LSI的频率通常为32.768 kHz，而LSE的频率可以是1 Hz到32.768 kHz之间的任何值。

要配置RTC时钟源，需要设置RTC_CR寄存器的LSEON和LSION位。如果使用LSE，还必须设置RTC_BDCR寄存器的BDRST位来复位LSE。

// 配置RTC时钟源为LSE
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_BDRST; // 复位LSE
RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_BDRST; // 释放LSE复位
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON; // 启用LSE
RCC->CR |= RCC_CR_RTCPRE_DIV1; // RTC时钟预分频为1

### 2.2 中断和事件处理

RTC外设提供了多种中断和事件，用于指示时间和日期的变化以及其他事件。这些中断和事件可以通过RTC_CR寄存器的相应位进行配置。

RTC支持以下中断：

- **秒中断：**每秒触发一次。
- **闹钟中断：**当RTC时间等于闹钟时间时触发。
- **日历中断：**当RTC日期发生变化时触发。
- **溢出中断：**当RTC计数器溢出时触发。

RTC还支持以下事件：

- **定时器事件：**当RTC计数器达到预定义值时触发。
- **时钟切换事件：**当RTC时钟源发生变化时触发。
- **LSE故障事件：**当LSE时钟源发生故障时触发。

要配置RTC中断和事件，需要设置RTC_CR寄存器的相应位。例如，要启用秒中断，需要设置RTC_CR寄存器的SECIE位。

// 启用秒中断
RTC->CR |= RTC_CR_SECIE;

# 3. RTC驱动开发实践

### 3.1 驱动框架设计

RTC驱动框架的设计应遵循模块化、可扩展和易于维护的原则。建议采用分层结构，将驱动程序划分为以下层：

- **硬件抽象层 (HAL)**：负责与RTC外设的底层寄存器交互，提供对RTC寄存器的读写访问。
- **驱动层**：基于HAL层，提供RTC设备的初始化、配置和控制功能。
- **应用层**：面向用户应用程序，提供时间和日期设置、获取、中断处理等高级功能。

### 3.2 时间和日期设置与获取

**时间设置**

void RTC_SetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime)
{
    // 1. 将时间值写入RTC寄存器
    hrtc->Instance->TR = (sTime->Hours << 16) | (sTime->Minutes << 8) | sTime->Seconds;
    // 2. 等待写入完成
    while ((hrtc->Instance->ISR & RTC_ISR_WUTWF) != RTC_ISR_WUTWF);
}

**参数说明**：

- `hrtc`：RTC句柄
- `sTime`：RTC时间结构体，包含小时、分钟和秒

**时间获取**

void RTC_GetTime(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTime)
{
    // 1. 读取RTC寄存器中的时间值
    uint32_t time = hrtc->Instance->TR;
    // 2. 解析时间值
    sTime->Hours = (time >> 16) & 0x1F;
    sTime-