STM32 RTC实时时钟详解与HAL库实战教程

摘要：本文深入讲解STM32的RTC（Real-Time Clock）模块，涵盖原理分析、CubeMX配置、HAL库编程实现，并提供完整的闹钟设置与时间校准例程代码。通过本文，您将掌握RTC在低功耗场景下的核心应用技巧。

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1. RTC模块概述

RTC（实时时钟）是STM32内部独立运行的定时器模块，主要特点：

• 独立供电：通过VBAT引脚连接备用电池（3V纽扣电池）

• 32位计数器：可记录秒级时间（配合预分频器）

• 闹钟中断：支持多种唤醒事件

• 日历功能：自动处理月、年、闰年计算

• 低功耗：在待机模式下仍可运行

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2. 硬件设计要点

2.1 硬件连接

• VBAT引脚：连接3V纽扣电池（CR2032）

• 32.768kHz晶振：建议外接低速晶振（LSE）

• 备用电源电路：

  VDD -> 3.3V主电源
  VBAT -> 电池正极
  GND -> 共地

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3. CubeMX配置步骤

3.1 时钟配置

1. 激活RTC时钟源：LSE（外部低速晶振）

2. 启用日历功能

3. 配置预分频器：

   • Asynchronous Prescaler: 127

   • Synchronous Prescaler: 255
     （得到1Hz时钟：(32768/(127+1)*(255+1)) = 1Hz）

3.2 NVIC设置

• 使能RTC全局中断

• 使能闹钟中断（Alarm A）

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4. HAL库代码实现

4.1 RTC初始化

void MX_RTC_Init(void)
{
  RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
  RTC_DateTypeDef sDate = {0};

  hrtc.Instance = RTC;
  hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;
  hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;
  hrtc.Init.SynchPrediv = 255;
  hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;
  hrtc.Init.OutPutPolar = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
  HAL_RTC_Init(&hrtc);

  // 设置初始时间
  sTime.Hours = 12;
  sTime.Minutes = 0;
  sTime.Seconds = 0;
  HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);

  // 设置初始日期
  sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
  sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;
  sDate.Date = 1;
  sDate.Year = 24; // 2024年
  HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
}

4.2 读取当前时间

void Get_TimeDate(RTC_TimeTypeDef *sTime, RTC_DateTypeDef *sDate)
{
  HAL_RTC_GetTime(&hrtc, sTime, RTC_FORMAT_BIN);
  HAL_RTC_GetDate(&hrtc, sDate, RTC_FORMAT_BIN);
}

4.3 设置闹钟（30秒后触发）

void Set_Alarm(void)
{
  RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0};
  
  sAlarm.AlarmTime.Hours = 0;
  sAlarm.AlarmTime.Minutes = 0;
  sAlarm.AlarmTime.Seconds = 30; // 30秒后触发
  sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE;
  sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE;
  sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;
  HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);
}

4.4 中断回调函数

void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
  HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin); // 翻转LED
  Set_Alarm(); // 重新设置下一次闹钟
}

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5. 关键API说明

函数	功能描述
HAL_RTC_SetTime()	设置RTC当前时间
HAL_RTC_GetTime()	读取当前时间
HAL_RTC_SetAlarm_IT()	设置带中断的闹钟
HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer()	配置唤醒定时器

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6. 常见问题排查

1. RTC不保存时间

   • 检查VBAT电池连接

   • 确认RTC时钟源配置正确

2. 时间误差较大

   • 校准LSE晶振负载电容

   • 使用更高精度的温补晶振

3. 闹钟不触发

   • 检查NVIC中断使能状态

   • 确认未屏蔽AlarmMask

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通过本教程，您应该能够快速掌握STM32 RTC模块的核心应用技巧。在实际项目中，建议结合备份寄存器（BKP）实现关键数据的掉电保存功能。