實(shí)時(shí)時(shí)鐘（Real-Time Clock，RTC）常用于制作時(shí)鐘日歷。RTC電路分屬于兩個(gè)電源域：備份域和VDD電源域。RTC的核心計(jì)數(shù)部分在備份域中，可在VDD斷電VBAT供電時(shí)保持RTC的計(jì)數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位或者從待機(jī)模式喚醒時(shí)，RTC的設(shè)置和時(shí)間也都保持不變。本期內(nèi)容將通過(guò)一個(gè)顯示當(dāng)前時(shí)間的例程帶領(lǐng)大家初步了解GD32VF103的RTC外設(shè)的使用方法。
系統(tǒng)環(huán)境

Windows 10-64bit
軟件平臺(tái)

NucleiStudio IDE 202102版或 PlatformIO IDE
硬件需求

RV-STAR開(kāi)發(fā)板

GD32VF103的RTC電路

GD32VF103的RTC電路包含兩個(gè)主要部分，分別是位于PCLK1時(shí)鐘域的APB接口和位于RTC時(shí)鐘域的RTC內(nèi)核：

• APB接口與APB1總線(xiàn)相連，包含一組寄存器，可通過(guò)APB1總線(xiàn)對(duì)其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

  
  

• RTC內(nèi)核包含兩個(gè)主要模塊，一個(gè)是RTC預(yù)分頻模塊，模塊包含一個(gè)20位可編程預(yù)分頻器，該分頻器可以通過(guò)對(duì)RTC時(shí)鐘源分頻產(chǎn)生SC_CLK，如果RTC_INTEN寄存器中的秒中斷標(biāo)志位被使能，在每個(gè)SC_CLK上升沿，RTC會(huì)產(chǎn)生一個(gè)秒中斷。另外一個(gè)模塊是一個(gè)32位可編程計(jì)數(shù)器，其數(shù)值可以被初始化為當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。如果RTC_INTEN的鬧鐘中斷標(biāo)志位被使能，RTC會(huì)在系統(tǒng)時(shí)間等于鬧鐘時(shí)間（存儲(chǔ)于RTC_ALRMH/L寄存器）時(shí)產(chǎn)生一個(gè)鬧鐘中斷。

  
  

RTC的主要特征如下：

32位可編程計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)運(yùn)行時(shí)間

可編程的預(yù)分頻器，分頻系數(shù)最高可達(dá)2^20

獨(dú)立時(shí)鐘域：

• PCLK1時(shí)鐘域

  
  

• RTC時(shí)鐘域（該時(shí)鐘域必須比PCLK1時(shí)鐘至少慢4倍）

  
  

RTC時(shí)鐘源：

• HXTAL時(shí)鐘除以128

  
  

• LXTAL振蕩電路時(shí)鐘

  
  

• IRC40K振蕩電路時(shí)鐘

  
  

可屏蔽的中斷源：

• 鬧鐘中斷

  
  

• 秒中斷

  
  

• 溢出中斷

  
  

實(shí)驗(yàn)部分

本期的實(shí)驗(yàn)將使用RV-STAR的RTC外設(shè)實(shí)現(xiàn)顯示當(dāng)前時(shí)間的功能，例程的整體實(shí)現(xiàn)思路如下：

• 首先需要初始化RTC外設(shè)：使能時(shí)鐘源和配置預(yù)分頻系數(shù)等

  
  

• 對(duì)于是否通過(guò)串口打印輸出當(dāng)前時(shí)間，聲明一個(gè)狀態(tài)變量并賦值為0

  
  

• 然后用戶(hù)通過(guò)串口人工輸入當(dāng)前的時(shí)間對(duì)RTC的寄存器進(jìn)行配置

  
  

• RTC進(jìn)入自動(dòng)計(jì)數(shù)模式，每秒產(chǎn)生一個(gè)中斷，在中斷服務(wù)程序中將狀態(tài)變量置1

  
  

• 主程序中運(yùn)行一個(gè)循環(huán)體，判斷狀態(tài)變量的值，如果為1，則讀取RTC寄存器存儲(chǔ)的當(dāng)前時(shí)間然后打印輸出到串口

  
  

重點(diǎn)講解一下RTC外設(shè)的初始化配置，其代碼片段如下：
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板載的32.768K的晶振作為RTC時(shí)鐘源，因此配置時(shí)要選擇LXTAL，同時(shí)要注意預(yù)分頻系數(shù)的設(shè)置，另外每次對(duì)RTC的寫(xiě)操作，均要等待寫(xiě)入完成，例程其余部分的代碼均有詳細(xì)注釋?zhuān)x者們可以自行閱讀，相關(guān)代碼請(qǐng)參考RVMCU網(wǎng)站專(zhuān)欄對(duì)應(yīng)鏈接。

將完整代碼進(jìn)行編譯上傳至RV-STAR開(kāi)發(fā)板，打開(kāi)串口終端（圖中使用PlatformIO的串口終端，也可以使用其他的串口工具）：

然后在串口終端中依次輸入當(dāng)前時(shí)間的時(shí)、分、秒數(shù)據(jù)，時(shí)鐘功能就正常開(kāi)啟了，將會(huì)每秒刷新輸出一次當(dāng)前時(shí)間，如下圖：

如果按下復(fù)位按鈕，程序會(huì)重啟，但只要保持通電，RTC的計(jì)時(shí)會(huì)正常進(jìn)行，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，按下復(fù)位后的串口打印結(jié)果見(jiàn)下圖：

復(fù)位后依然正常顯示當(dāng)前時(shí)間，說(shuō)明RTC外設(shè)按照我們期望的功能在運(yùn)行。如果拔掉USB數(shù)據(jù)線(xiàn)，供電完全切斷，那數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，需要再次配置當(dāng)前時(shí)間。

有條件的讀者也可以嘗試將鋰電池及底座焊接到RV-STAR背面預(yù)留的焊接處，那樣即使USB數(shù)據(jù)線(xiàn)的供電切斷，RTC也可以依靠電池電源保存數(shù)據(jù)并持續(xù)計(jì)時(shí)。

由于GD32VF103的RTC外設(shè)較為簡(jiǎn)單，硬件上僅有時(shí)鐘（時(shí)/分/秒）相關(guān)的寄存器，而沒(méi)有日歷相關(guān)的寄存器，因此如果要實(shí)現(xiàn)完整的日歷時(shí)鐘顯示，需要用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)日歷，留給讀者自行探索。

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