STM32F4. RTC

[teplofizik]

В STM32, конечно же, есть контроллер часов реального времени.

Для его запуска не обязательно даже иметь внешний кварц на 32.768 кГц, так как затактировать можно от внутреннего LSI-генератора на ~32 кГц (с возможностью калибровки) или внешнего основного кварца (с настраиваемым предделителем).
А ещё, как бонус, 20 регистров (80 байт) для хранения разных данных, питание им будет идти от батарейки, от которой часы и работают, когда нет основного питания.
Возможностей у часов много, они подробно описаны в RM, остановимся пока на базовом уровне...

Основные регистры, которые надо знать, чтоб запустить RTC в минимальном режиме:
RCC_BDCR — выбор источника и включение тактирования RTC, управление внешним кварцем на 32.768 кГц;
RCC_CFGR — предделитель частоты внешнего основного кварца для RTC (чтоб на RTC шёл сигнал с частотой 1 МГц);

RTC_TR — регистр с текущим состоянием времени (запись возможна только при инициализации);
RTC_DR — регистр с текущей датой (аналогично);
RTC_CR — основная настройка режима работы часов;
RTC_ISR — регистр инициализации, с его помощью можно ввести часы в одноимённый режим;
RTC_PRER — внутренний предделитель тактовго сигнала;
RTC_CALIBR — подстройка часов (с шагом в 2 ppm в минус и 4 ppm в плюс);
RTC_WPR — разблокировка защиты от записи;

Так-то регистров там ещё много, но пока фиг с ними.

Итак, контроллер включился первый раз, все регистры часов сброшены, тактирование на модуль не поступает. Для теста попробуем включить часы от внутреннего источника тактирования LSI (на STM32F4-Discovery есть место под внешний часовой кварц, но он не распаян: X3). Конечно, при ресете, от такого источника часы накроются медным тазом, но пофиг.

1. Первым делом надо запустить внутренний генератор на 32 кГц.
В регистре RCC_CSR есть два флага: LSIRDY и LSION. Логика проста: выставляем флаг LSION, чтобы генератор завёлся, и ждём, когда он стабилизируется. Это будет показано появлением флага LSIRDY. После этого генератор можно использовать.
Для внешнего кварца логика такая же, только флаги LSERDY и LSEON находятся в регистре RCC_BDCR.
2. Регистры энергонезависимого домена (RCC_BDCR к ним относится) защищены от записи. Чтобы это исправить, надо запустить тактирование модуля управления питанием (POWER), установив флаг PWREN в регистре RCC_APB1ENR, а затем и флаг DBF (бит 8) в регистре PWR_CR. Защита отключится. Иначе можно долго гадать, какого же флаг RTCEN не хочет ставиться, когда BDRST прекрасно это делает.
3. На всякий случай сбросим состояние энергонезависимого домена, установив и сбросив флаг BDRST в том же регистре RCC_BDCR.
4. Далее включим тактирование часов (RTCCLK) от этого источника: в регистре RCC_BDCR надо выбрать источник тактирования флагами RTCSEL (биты 9-8, за LSI отвечает значение 2) и включить его флагом RTCEN (бит 15). После выбора источника тактирования часов, менять его уже нельзя, только полным сбросом домена (всё тот же BDRST).
5. Тактирование на модуль часов подано. Теперь можно их инициализировать. После запуска все важные регистры часов защищены от записи. Чтобы её отключить, надо по очереди записать в регистр RTC_WPR два числа: 0xCA и 0x53, в таком вот порядке. Запись любых иных чисел вернёт защиту снова.
6. Когда защита отключена, в регистре RTC_ISR надо установить флаг INIT (бит 7), при этом часы будут остановлены и станет возможно их значения изменить. Но сначала надо подождать установки флага INITF там же, как свидетельство готовности.
7. Дальше настраивается предделитель, который должен выдавать сигнал с частотой 1 Гц. Тут тоже хитрый процесс.
Сначала записывается значение в синхронный предделитель, потом в асинхронный. Даже если нужно установить только одно из них, актов записи должно быть два!
Для LSI синхронный предделитель равен 249, асинхронный 127. Для LSE синхронный предделитель становится 255, асинхронный такой же.
8. Часы готовы к загрузке начальных значений в регистры RTC_TR и RTC_DR. Формат времени (12/24) выбирается флагом FMT (бит 6) в регистре RTC_CR, но это по желанию и после загрузки даты и времени.
Важное замечание: загружать надо сразу весь регистр целиком! То, что будет читаться из регистра сейчас не соответствует истине (там предыдущее значение сидит, бывшее при установке флага INIT). И оно обновится только после сброса этого же флага. Все операции |= и &= на самом регистре пойдут прахом.
9. После всего этого режим инициализации отключается сбросом флага INIT и часы начинают идти. А ещё теперь в регистре RTC_ISR установлен флаг INITS, который можно проверять при запуске контроллера насчёт наличия этой вот настройки часов.
10. Ну и на всякий случай следует в конце вернуть блокировки записи и т.д.
Успех!

Читать регистры TR и DR можно уже когда угодно.

Примерный код инициализации:

void rtc_Init(void)
{
    // Включим тактирование PWR
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
    
    // Разрешим доступ к управляющим регистрам энергонезависимого домена (для BKP)
    PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
    
    // Если часы запущены, делать тут нечего.
    if(RTC->ISR & RTC_ISR_INITS) return;

    // Запускаем LSI:
    RCC->CSR |= RCC_CSR_LSION;
    
    // Ждём, когда он заведётся
    while(!(RCC->CSR & RCC_CSR_LSIRDY)) {}
    
    // Ок, генератор на 32 кГц завёлся.
    
    // Сбросим состояние энергонезависимого домена
    RCC->BDCR |=  RCC_BDCR_BDRST;
    RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_BDRST;
    
    // Выберем его как источник тактирования RTC:
    RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_RTCSEL; // сбросим
    RCC->BDCR |= (RCC_BDCR_RTCSEL_1); // запишем 0b10
        
    // Включим тактирование RTC
    RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;
    
    // Снимем защиту от записи с регистров RTC
    rtc_Unlock();
    {
        // Здесь можем менять регистры RTC

        // Войдём в режим инициализации:
        RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT;
        
        // Ждём, когда это произойдёт
        while(!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF)) {}
        
        // Часы остановлены. Режим инициализации
        // Настроим предделитель для получения частоты 1 Гц.
        
        // LSI: 
        // LSE: нужно разделить на 0x7fff (кварцы так точно рассчитаны на это)
        {
            uint32_t Sync = 249;   // 15 бит
            uint32_t Async = 127;  // 7 бит
            
            // Сначала записываем величину для синхронного предделителя
            RTC->PRER = Sync;
            
            // Теперь добавим для асинхронного предделителя
            RTC->PRER = Sync | (Async << 16);
        }
        
        // Устанавливаем дату: 29.03.13, пятница
        rtc_SetDate(29, 3, 13, 5);
        
        // Устанавливаем время: 14:37:00
        rtc_SetTime(14, 37, 00);
        
        // Инициализация закончилась
        RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;
    }   
    rtc_Lock();
    
    // Всё, часы запустились и считают время.
}

Код теста:

int main(void)
{
    TDateTime DT;
    
    // Запустим RTC
    rtc_Reset();
    rtc_Init();
    
    // Инициализация GPIO
    gpio_Init();
    gpio_DigitalOutput(PORTD, 12);
    
    while(1)
    {
        rtc_Get(&DT);
        
        // Моргаем на нечётные секунды
        if(DT.Seconds & 0x01)
        {
            gpio_HighLevel(PORTD, 12);
        }
        else
        {
            gpio_LowLevel(PORTD, 12);
        }
    }
}

Проект настраивает RTC при запуске и считывает постоянно дату и время. Моргает, если секунда нечётная.

Интересные файлы:
rtc.c
rtc.h

Проект целиком.

<< Предыдущее Следующее >>

@темы: arm, программизмы, электроника, stm32f4discovery, stm32

Comments

[Гость]

Вы их проверяли на точность? Походу LSI не подходит для RTC, сколько не пытался часы спешат, в апноуте написано For STM32F2xx and STM32F4xx, LSI = 32 KHz, but LSI accuracy is not suitable for calendar application.☻

[teplofizik]

Гость, нет, здесь только для примера, ибо часового кварца по дефолту нет на плате, что можно было вот так попробовать =) Для точных измерений лучше ставить кварц...

Но, вроде, здесь можно подстраивать частоту (+-ppm да и выбирать частоту импульсов)? Или я путаю с другим контроллером? .з. Блин, везде часы и везде все разные по возможностям, надо рефман поглядеть.

[Гость]

Добрый день, не подскажите как правильно писать и читать регистры из бэкап домена? Буду Вам очень благодарен.
У меня стоит кварц и я немного переделал процедуру инициализации под LSE. А именно:

void rtc_Init(void)
{
    if(RTC->ISR & RTC_ISR_INITS) return;
      RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;

     PWR->CR |= PWR_CR_DBP;

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

    // Выберем его как источник тактирования RTC:
    RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_RTCSEL; // сбросим
    RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_0 | RCC_BDCR_LSEON; 
    while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY)){} // Ждём, когда заведётся LSE

    RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;
      rtc_Unlock();
    {
          // Войдём в режим инициализации:
        RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT;

        // Ждём, когда это произойдёт
        while(!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF)) {}

        // LSE: 255 нужно разделить на 0x7fff
        {
            uint32_t Sync = 255;   // 15 бит
            uint32_t Async = 127;  // 7 бит

            // Сначала записываем величину для синхронного предделителя
            RTC->PRER = Sync;

            // Теперь добавим для асинхронного предделителя
            RTC->PRER = Sync | (Async << 16);
        }

        // Устанавливаем дату: 17.11.13, воскресенье
        rtc_SetDate(17, 11, 13, 7);

        // Устанавливаем время: 15:30:00
        rtc_SetTime(15, 30, 00);

        // Переведём часы в 24-часовой формат
        RTC->CR |= RTC_CR_FMT;

        // Инициализация закончилась
        RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;
    }
    rtc_Lock();

    // Всё, часы запустились и считают время.
}

Писать и читать пробовал следующими процедурами:

data=RTC->BKP0R; //Это чтение

rtc_Unlock();
RTC->BKP0R=date;// Это запись
rtc_Lock();

Что я не так делаю, а то не фурычит, читаются нули. Проц у меня STM32F407.

[teplofizik]

Гость, он заблокирован от записи (флаг DBP):

потому вынесите код

RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
PWR->CR |= PWR_CR_DBP;

до проверки на инициализированность rtc =)

RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
if(RTC->ISR & RTC_ISR_INITS) return;

Для RTC эти флаги нужны только для настройки, а для BKP всегда. Ну либо снимать защиту DBP на время доступа к энергонезависимому домену — так будет даже лучше.

[Гость]

teplofizik,
Огромное Вам СПАСИБО, выручили. Всё работает, но регистры 8 разрядные, больше чем 0xFF записать не удаётся.

[teplofizik]

Гость, нет-нет, они размером 32 бита. Правда, записывать, скорее всего надо тоже ровно по 32. Я в system viewer спокойно записал в регистр 0x190, но можно и больше. Проверяёте, где отрезается -- асмом ли, алгоритмом ли... Благо, отладчик есть.

[Гость]

teplofizik, спасибо, разобрался.

[teplofizik]

Гость, хорошо =)

[Гость]

Добрый день! Расскажи пожалуйста одну непонятку. В функции main исполняется сначала RTC_RESET затем RTC_Init в последней есть проверка часов на то включены они или нет а в rtc_Reset нет проверки часов включены они или нет и получается каждый раз происходит сброс часов.
// Сброс состояния часов
void rtc_Reset(void)
{
// Включим тактирование PWR
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;

// Разрешим доступ к управляющим регистрам энергонезависимого домена
PWR->CR |= PWR_CR_DBP;

// Выберем его как источник тактирования RTC:
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_BDRST;
RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_BDRST;

А часы не должны ведь каждый раз сбрасываться командой
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_BDRST;
RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_BDRST;

Я имею ввиду случай когда подключена резервная батарейка и часы должны идти все время.

[teplofizik]

Гость, да, если есть батарейка, то нужно ресет вызывать только в случае, если часы не запущены. Да и настройка чуть другая будет -- на внешний часовой кварц.

[Гость]

Ага! Тоже сам нашел фразу в тексте выше ".....Конечно, при ресете, от такого источника часы накроются медным тазом, но пофиг." Надо было мне внимательней читать русские слова! Извиняюсь что не в тему долго мучал вопрос в одной из статей ты написал фразу что то типа "... за год работы в ADI..." Что такое ADI?

[teplofizik]

Гость, ADL, да небольшая контора в Питере по производству всякого театрального оборудования, в основном, осветительной тематики, но не только)

[Гость]

teplofizik подскажи пожалуйста если в курсе. У меня плата stm32vldiscovery там контроллер stm32f100RB. Упражнялся в асме писал при инициализации часов перед установкой бита CNF ждал установки бита RTOFF после записывал значения в делитель или сам счетчик сбрасывал CNF и опять ждал готовности т. е. установки бита RTOFF. Работало нормально.Теперь начал упражняться с Си и нашел много примеров где народ кто ждет готовности бита RSF перед входом в режим конфигурации (CNF установлен) кто как и я проверяет готовность по биту RTOFF. Как правильно? В чем разница между этими флагами если не словами ref. man. а по рабоче-крестьянски.

[Гость]

Добрый день, не могли бы Вы подсказать почему после вызова функций установки даты и времени, функция чтения читает старые данные, а меняются они только после сброса (физического) процессора?

[teplofizik]

Гость, Пока RTOFF равно нулю, запись в RTC невозможна.
RSF нужно ждать после любого изменения в тактировании модуля RTC (что происходит при запуске контроллера), чтобы убедиться, что внутренние регистры синхронизировались с внешними.

Гость, не должно быть так. В отладчике смотрели?
Кстати, если считывать непосредственно после записи, может считаться и байда. Там же есть теневые регистры, которые могут обновить по запросу содержимое рабочих далеко не каждый такт. Часы работают от медленного генератора и синхронизироваться с ними надо. потому после установки времени надо некоторое время подождать, прежде чес считывать данные (там есть флаг какой-то, когда происходит обновление). Может, дело в этом, не знаю...

[Гость]

Спасибо за интересные статьи. Немного разобрался с кодом. Запустил от LSE и подключил батарейку. При выключении питания данные в регистрах DT и TR сохраняются. При включении питания отображаются данные на момент выключения. Видимо не работает генератор от LSE при снятии питания. В чём может быть проблемма. Спасибо за помощь.

[r6dan]

Добрый день teplofizik. Не могли бы Вы рассказать, как запустить часы с внешним кварцем и батарейкой.
Ситуация такая, при отключении питания часы стоят, при включении процессор stm32f4 запускается только с ресета. Далее часы начинают работу со времени на момент выключения.
И еще не знаете, может у меня просто внешний кварц не запускается, а на внутреннем от батарейки не должен работать?

[teplofizik]

r6dan, да так же, только надо предварительно запустить внешний часовой кварц и выбрать тактирование с него. Если кварц не заведётся, то и идти часы не будут никак. Если от внешнего завелись, то уже не должны остановиться.

Внутренний работает только при основном питании.

[r6dan]

teplofizik, Спасибо, значит предположение о том, что внутренний не работает от батарейки было верным. Значит у меня, что то кварц не хочет заводиться. Еще скажите, ножки ни как не нужно предварительно настраивать PC14, PC15 ?

[teplofizik]

r6dan, вроде, не надо их настраивать, оно само разберётся.

[r6dan]

Спасибо, уже разобрался, у меня просто внешний кварц не запускался.
Дополнительно, для нормального потребления от батарейки нужно PDR_ON посадить на + (может кому пригодится), если на 0, то при батарейке, ядро остается под питанием, и запуск будет только через ресет.

[teplofizik]

r6dan, бывает...

Про PDR_ON не знал =)