STM32 实时时钟（RTC）详解

一、RTC 简介

RTC（Real Time Clock）即实时时钟，本质上是一个 32 位的秒级计数器：

• 最大计数值为 4294967295 秒，约合 136 年：

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  4294967295 / 60 / 60 / 24 / 365 ≈ 136 年

• RTC 初始化时，主要配置两项：

  1. 时钟源（决定 1 秒的基准周期）

  2. 计数器初值（转换为日期 + 时间）

RTC 表现形式对比

MCU型号	表现形式
STM32F103	仅提供一个以秒为单位的数值，由软件完成时间转换
STM32F407	硬件直接提供时间和日期寄存器

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二、RTC 模块特性

• 可编程的 预分频系数，最大支持 2^20。

• 32 位计数器，用于长时间测量。

• 支持三种 RTC 时钟源：

  • HSE / 128

  • LSE（32.768KHz）→ 1Hz

  • LSI

• 两种独立复位机制：

  • APB1 接口系统复位

  • RTC 核心（后备域）复位

• 三种中断：

  • 闹钟中断（Alarm）

  • 秒中断（每秒触发）

  • 溢出中断（计数器回到0）

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三、RTC 架构简析

RTC 模块主要由两部分构成：

1. APB1 接口部分

   • 与 MCU 通信，通过一组 16 位寄存器控制 RTC 配置。

   • 由 PCLK1 驱动。

2. RTC 核心部分

   • 预分频器模块：产生 1 秒基准时钟 TR_CLK

   • 计数器模块：32 位，累加系统时间，支持闹钟中断比较

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四、RTC 初始化流程（STM32F1 示例）

1. 使能 PWR、BKP 时钟：

   RCC_APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN | RCC_APB1ENR_BKPEN;

2. 允许访问后备寄存器：

   PWR->CR |= PWR_CR_DBP;

3. 复位备份域：

   RCC->BDCR |= RCC_BDCR_BDRST; RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_BDRST;

4. 打开并等待 LSE 时钟稳定：

   RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON; while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY));

5. 选择 LSE 为 RTC 时钟源：

   RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_LSE;

6. 启用 RTC 时钟：

   RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;

7. 等待上一次写操作完成（RTOFF = 1）

8. 等待寄存器同步（RSF = 1）

9. 进入配置模式（CNF = 1）

10. 配置分频器和时间值：

    RTC->PRLH = ...; RTC->PRLL = ...; RTC->CNTH = ...; RTC->CNTL = ...;

11. 退出配置模式（CNF = 0）

12. 等待写操作完成（RTOFF = 1）

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五、RTC 读写注意事项

写操作流程

1. 等待 RTOFF = 1（前一次写完成）

2. 设置 CNF = 1（进入配置模式）

3. 写入目标寄存器（如 PRL、CNT、ALR）

4. 清除 CNF = 0（退出配置模式）

5. 等待 RTOFF = 1（确认写操作完成）

每次写入至少需要等待 3 个 RTCCLK 周期。

读操作注意事项

RTC 核心独立于 APB1 接口，RTC 内部值在 RTC 时钟上升沿同步 到 APB1 接口：

• 若系统曾关闭 APB1 时钟，第一次读取值可能无效（常为0）

• 必须等待 RSF = 1（寄存器同步完成）后再读数据

情况示例：复位后 / 停机唤醒后 / APB1重新打开

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六、RTC 寄存器说明

寄存器名	描述	复位方式
RTC_CNT	当前计数值（时间）	后备复位
RTC_PRL	分频器设定	后备复位
RTC_ALR	闹钟时间值	后备复位
其他寄存器	配置与控制	系统复位

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七、总结

RTC 模块作为独立的低功耗定时单元，在低功耗应用中非常重要。STM32 的 RTC 模块可实现秒级定时、闹钟中断、时间持久化（VBAT 支持）等功能。