RVMCU课堂「20」: 手把手教你玩转RVSTAR—实时时钟RTC篇

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。

“RVMCU课堂”专栏已在社区开通如需获取实验源码或有实验相关问题扫码进入即可