工作室网站,东阳营销型网站建设品牌,属于c2c的网站是,万网x3 wordpress 数据库本篇文章包含的内容 一、计算机底层计时系统——时间戳1.1 时间戳简介1.2 GMT/UTC1.3 C语言和time.h库 二、STM32的BKP和RTC时钟2.1 BKP#xff08;Backup Registers#xff09;备份寄存器2.2 RTC#xff08;Real Time Clock#xff09;实时时钟2.2.1 RTC简介2.2.2 RTC的内… 本篇文章包含的内容 一、计算机底层计时系统——时间戳1.1 时间戳简介1.2 GMT/UTC1.3 C语言和time.h库 二、STM32的BKP和RTC时钟2.1 BKPBackup Registers备份寄存器2.2 RTCReal Time Clock实时时钟2.2.1 RTC简介2.2.2 RTC的内部结构及工作原理2.2.3 RTC操作及注意事项 本次课程采用单片机型号为STM32F103C8T6。 课程链接江协科技 STM32入门教程 往期笔记链接 STM32学习笔记一丨建立工程丨GPIO 通用输入输出 STM32学习笔记二丨STM32程序调试丨OLED的使用 STM32学习笔记三丨中断系统丨EXTI外部中断 STM32学习笔记四丨TIM定时器及其应用定时中断、内外时钟源选择 STM32学习笔记五丨TIM定时器及其应用输出比较丨PWM驱动呼吸灯、舵机、直流电机 STM32学习笔记六丨TIM定时器及其应用输入捕获丨测量PWM波形的频率和占空比 STM32学习笔记七丨TIM定时器及其应用编码器接口丨用定时器实现编码器测速 STM32学习笔记八丨ADC模数转换器ADC单、双通道转换 STM32学习笔记九丨DMA直接存储器存取DMA数据转运、DMAAD多通道转换 STM32学习笔记十丨I2C通信使用I2C实现MPU6050和STM32之间通信 STM32学习笔记十一丨SPI通信W25Q64芯片简介使用SPI读写W25Q64存储器芯片 一、计算机底层计时系统——时间戳
1.1 时间戳简介 Unix 时间戳Unix Timestamp定义为从UTC/GMT的1970年1月1日0时0分0秒开始所经过的秒数不考虑闰秒。
时间戳存储在一个秒计数器中秒计数器为32位/64位的整型变量。 2038年危机由于之前的Unix系统采用一个32位的有符号数来计时这个计时系统最大的计时时间会在2038年的1月19日溢出这可能会让一部分不健全的计算机程序崩溃。STM32的32位秒计数器是一个无符号的计数器在2106年才会溢出。 世界上所有时区的秒计数器相同不同时区通过添加偏移来得到当地时间。 可以看到用时间戳来计时的方法是很简单粗暴的一种计时方法但是计算机底层通过时间戳来计时有以下几点好处
硬件电路设计简单设计RTC时只需要一个很大的秒计数器即可不需要年月日、大月小月、平年闰年等寄存器来记录。计算时间间隔时很方便。存储方便只需要一个变量。 当然使用时间戳计数器来计时也有一定的缺陷例如在将秒数转化为我们熟知的时间格式的时候需要进行复杂的计算比较占用软件资源。
1.2 GMT/UTC GMTGreenwich Mean Time格林尼治标准时间是一种以地球自转为基础的时间计量系统。它将地球自转一周的时间间隔等分为24小时以此确定计时标准。但是由于地球自转一周的时间实际上是不固定的它是越来越慢的所以这种计时系统已经不再适用于现代科学和社会的发展。 UTCUniversal Time Coordinated协调世界时是一种以原子钟为基础的时间计量系统。它规定铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间为1秒。当原子钟计时一天的时间与地球自转一周的时间相差超过0.9秒时UTC会执行闰秒来保证其计时与地球自转的协调一致。Unix时间戳不考虑闰秒所以每产生一个闰秒国家授时中心的标准时间和时间戳的标准时间就会产生一秒的偏差。
1.3 C语言和time.h库 在一系列函数中最复杂的函数是struct tm* localtime(const time*);和time_t mktime(struct tm*);这两个函数也是STM32的RTC编程中需要掌握的函数所以需要重点掌握其他的了解即可。 struct tm* localtime(const time_t*)函数的参数是一个静态的指针变量如果不特殊指定为32位计时系统就默认为64位的计时系统所以可以认为time_t就是一个64位的int类型的变量。这个函数的返回值是一个结构体指针在这个结构体中存放一些时间信息可以供用户方便的查看。time_t mktime(struct tm*)函数也是同理。
二、STM32的BKP和RTC时钟
2.1 BKPBackup Registers备份寄存器
BKP可用于存储用户应用程序数据。当VDD2.0 ~ 3.6V电源被切断他们仍然由VBAT1.8 ~ 3.6V维持供电。当系统在待机模式下被唤醒或系统复位或电源复位时他们也不会被复位
TAMPER引脚产生的侵入事件将所有备份寄存器内容清除RTC引脚输出RTC校准时钟外部设备测量这个输出时钟可以对内部RTC微小的误差进行校准、RTC闹钟脉冲或者秒脉冲可以输出为别的设备提供时钟存储RTC时钟校准寄存器用户数据存储容量20字节中容量和小容量/ 84字节大容量和互联型
下图展示了BKP的基本结构橙色部分为后备区域。BKP是后备区域中的一部分电路后备区域中还有RTC的相关电路。STM32F103C8T6的VBATTAMPERRTC三个功能复用在了同一个引脚上所以这三个功能在同一时间只能使用一个。
2.2 RTCReal Time Clock实时时钟
2.2.1 RTC简介
RTC是一个独立的定时器可为系统提供时钟和日历的功能RTC和时钟配置系统处于后备区域系统复位时数据不清零VDD2.0 ~ 3.6V断电后可借助VBAT1.8 ~ 3.6V供电继续走时32位的可编程计数器可对应Unix时间戳的秒计数器20位的可编程预分频器分频系数可以为1到 2 20 2^{20} 220可适配不同频率的输入时钟可选择三种RTC时钟源 HSE高速外部时钟时钟除以128通常为8MHz/128LSE低速外部时钟振荡器时钟通常为32.768KHz只有这一路的时钟可以由VBAT供电所以如果要实现掉电自动走时的功能必须使用这一路时钟LSI低速内部时钟振荡器时钟40KHz 时钟信号选择32.768kHz的原因 32.768kHz对于晶振或振荡器的在硬件设计或者工业生产时可能会有一些便利使这一频率的晶振或振荡器稳定性高益于生产32768恰好为2的15次方如果要产生一个1Hz的信号供RTC计时可以简单地设计一个15位的计数器让其不断计时它的自然溢出频率就是1Hz不用额外设计计数器的目标值存储寄存器也不用把计数值和目标值不断作比较对于芯片内部的电路设计非常友好。 2.2.2 RTC的内部结构及工作原理 上图展示了RTC的内部框图和工作原理。灰色的部分为后备区域在主电源断电时可以由VBAT供电继续工作。RTC_DIV余数寄存器是一个自减计数器。自建到0后在下一个上升沿到来时产生溢出信号并江RTC_PRL中的值装载进来继续自减。 RTC电路可以产生三个中断信号
RTC_Second秒中断每秒产生一个中断信号。RTC_Overflow溢出中断这个中断会在2106年触发一次。RTC_Alarm闹钟中断该中断可以让STM32从待机模式中唤醒并且执行一个中断服务函数。这可以实现让STM32在一些环境恶劣的地方工作在节约电量的前提下自动执行定时采集数据的功能。 实际设计的硬件电路及推荐电路如下图所示
2.2.3 RTC操作及注意事项
依次执行以下操作将使能对BKP和RTC的访问 设置RCC_APB1ENR的PWREN和BKPEN使能PWR和BKP时钟需要同时开启PWR和BKP的时钟RTC才能正常使用RTC并没有单独开启时钟的函数设置PWR_CR的DBP使能对BKP和RTC的访问 若在读取RTC寄存器时RTC的APB1接口曾经处于禁止状态则软件首先必须等待RTC_CRL寄存器中的RSF位寄存器同步标志被硬件置1RTC等待同步由于PCLK1的时钟频率36MHz远大于RTCCLK有可能在上电开启时RTC的寄存器还没有更新到APB1总线上这时将发生读取错误读取到的值为0。实际使用时调用一个RTC等待同步的库函数即可。必须设置RTC_CRL寄存器中的CNF位使RTC进入配置模式后才能写入RTC_PRL、RTC_CNT、RTC_ALR寄存器库函数中已经包含对RTC任何寄存器的写操作都必须在前一次写操作结束后进行。可以通过查询RTC_CR寄存器中的RTOFF状态位判断RTC寄存器是否处于更新中。仅当RTOFF状态位是1时才可以写入RTC寄存器调用一个等待的库 函数即可 课程链接江协科技 STM32入门教程欢迎大家一起交流学习。 持续更新完善中…… 原创笔记码字不易欢迎点赞收藏~ 如有谬误敬请在评论区不吝告知感激不尽博主将持续更新有关嵌入式开发、机器学习方面的学习笔记~
