实时时钟RTC

实时时钟的缩写是RTC(Real_Time Clock)。RTC 是集成电路，通常称为时钟芯片。RTC通常情况下需要外接32.768kHz晶体，匹配电容、备份电源等元件。RTC除了I/O口的定位不同，还有功能上的区别，比如与MCU的接口，现在常用的是I2C接口（距离短，可以与其他器件共用）还有RAM的数量、静态功耗大小、中断的数量，特别是精度的区别。 RTC的精度可以说与温度有很大的关系，而温度会影响晶体的频率。本章介绍的是集成在芯片内部的时钟功能模块。
1 RTC介绍
在一个嵌入式系统中，通常采用RTC 来提供可靠的系统时间，包括时分秒和年月日等，而且要求在系统处于关机状态下它也能够正常工作（通常采用后备电池供电）。它的外围也不需要太多的辅助电路，典型的就是只需要一个高精度的32.768kHz晶体和电阻电容等，如图1所示。





图12-1 RTC外接电路
2 RTC控制器
实时时钟（RTC）单元可以通过备用电池供电，因此，即使系统电源关闭，它也可以继续工作。RTC 可以通过STRB/LDRB 指令将8 位BCD 码数据送至CPU。这些BCD 数据包括秒、分、时、日期、星期、月和年。RTC 单元通过一个外部的32.768kHz晶振提供时钟。RTC具有定时报警的功能，如图2所示。RTC 控制器功能说明：



图12-2 RTC控制器
● 时钟数据采用BCD 编码。

        ● 能够对闰年的年月日进行自动处理。

        ● 具有告警功能，当系统处于关机状态时，能产生告警中断。

        ● 具有独立的电源输入。

        ● 提供毫秒级时钟中断，该中断可用于作为嵌入式操作系统的内核时钟。
3 RTC控制器寄存器详解
如表3所示为相关寄存器描述。
表3 RTC控制寄存器

RTCCON	位	描述	复位值
保留	[31:9]	保留	0
TICEN	[8]	嘀嗒计时器 0 = 禁止 1 = 使能	0
TICCKSEL	[7:4]	嘀嗒计时器子时钟源选择 4’b0000 = 32768 Hz       4’b0001 = 16384 Hz 4’b0010 = 8192 Hz        4’b0011 = 4096 Hz 4’b0100 = 2048 Hz        4’b0101 =1024 Hz 4’b0110 =512 Hz          4’b0111 =256 Hz 4’b1000 =128 Hz          4’b1001 =64 Hz 4’b1010 =32 Hz           4’b1011 =16 Hz 4’b1100 =8 Hz            4’b1101 =4 Hz 4’b1110 =2 Hz            4’b1111 =1 Hz	4’b0000
CLKRST	[3]	RTC时钟计数复位 0 = 不复位 1 = 复位	0
CNTSEL	[2]	BCD计数选择 0 = 分配 BCD 计数 1 = 保留	0
CLKSEL	[1]	BCD 时钟选择 0 = XTAL 1/2 divided clock 1 = 保留（XTAL 供频）	0
RTCEN	[0]	RTC控制使能 0 = 禁止 1 = 使能	0

如表4所示为BCD秒寄存器描述。
表4 BCDSEC寄存器

BCDSEC	位	描述	复位值
保留	[31:7]	保留	--
SECDATA	[6:4]	BCD 值 0~5	--
[3:0]	0~9	--

如表5所示为BCD分钟寄存器描述。
表5 BCDMIN寄存器

BCDMIN	位	描述	复位值
保留	[31:7]	保留	--
MINDATA	[6:4]	BCD 值 0~5	--
[3:0]	0~9	--

如表6所示为BCD小时寄存器描述。
表6 BCDHOUR寄存器

BCDHOUR	位	描述	复位值
保留	[31:7]	保留	--
HOURDATA	[5:4]	BCD 值 0~5	--
[3:0]	0~9	--

如表7所示为BCD日期寄存器描述。
表7 BCDDATE寄存器

BCDDATE	位	描述	复位值
保留	[31:7]	保留	--
DATEDATA	[5:4]	BCD 值 0~3	--
[3:0]	0~9	--

如表8所示为BCD星期寄存器描述。
表8 BCDDAY寄存器

BCDDAY	位	描述	复位值
保留	[31:3]	保留	--
DAYDATA	[2:0]	1~7	--

如表9所示为BCD月寄存器描述。
表9 BCDMON寄存器

BCDMON	位	描述	复位值
保留	[31:5]	保留	--
MONDATA	[4]	BCD 值 0~1	--
	[3:0]	0~9	--

如表10所示为BCD年寄存器描述。
表10 BCDYEAR寄存器

BCDYEAR	位	描述	复位值
保留	[31:8]	保留	--
YEARDATA	[7:4]	BCD 值 0~9	--
[3:0]	0~9	--

4 RTC应用示例
1．相关寄存器定义
typedef struct {

                        unsigned int BCDSEC;

                        unsigned int BCDMIN;

                        unsigned int BCDHOUR;

                        unsigned int BCDDATE;

                        unsigned int BCDDAY;

                        unsigned int BCDMON;

                        unsigned int BCDYEAR;

        }rtcbcd;

        #define RTCBCD (* (volatile rtcbcd *)0xEA300070)
2．主程序
下面的代码实现了一个将RTC的年月日、时分秒读出的功能，可以将注释掉的代码打开来复位值。
void rtc_init(void)

        {

                RTCCON = 0X01; //使能RTC控制些功能

                RTCBCD.BCDSEC = 0x0; // 2012 03 15, 12:59:00.以BCD码格式写入

                RTCBCD.BCDMIN = 0x59;

                RTCBCD.BCDHOUR =0x12;

                RTCBCD.BCDDATE = 0x15;

                RTCBCD.BCDMON = 0x03;

                RTCBCD.BCDYEAR = 0x12;

                RTCCON = 0; //关闭RTC控制些功能

        }

        int main()

        {

                unsigned int i = 0;

                uart0_init();

                rtc_init(); //初始化时间

                while(1) //循环打印时间

                {

                        printf("hour %x : min %x : sec %x\r",RTCBCD.BCDHOUR,RTCBCD.BCDMIN,RTCBCD.BCDSEC);

                        for(i=0;i<10000000;i++);

                }

                return 0;

        }
2．实验过程及现象：
编译生成的.elf文件，硬件接线。并连接好FS_JTAG仿真器套件。将程序编译后获得.elf文件，将该文件通过仿真器下载并运行在目标版上，终端打印信息如下所示。
hour 12 : min 59 : sec 17

        hour 12 : min 59 : sec 18

        hour 12 : min 59 : sec 19

        hour 12 : min 59 : sec 20