Unix时间戳

简介

从伦敦时间1970年1月1日0点开始计时，只计秒数，不会进位成分钟什么的，到图中的2023年伦敦时间已经计时了16亿多秒。这样的计时方式对人类来说不友好不直观，但对于计算机是非常方便的，只需要计秒这一个变量，不需要年月日时分这些变量；硬件电路设计也因为只需要计秒数而变得简单；但这样需要转换为实时时间的时候也会多使用一些资源。

秒数要转换成年月日时分秒的实时时间较为麻烦，要考虑平年闰年大月小月，但好在步骤都是固定的。

时间戳当然不能够一直计数下去，时间戳存储在32位的秒计数器中，上限就是2^32-1，差不多可以计数到2108年，然后就会计数溢出了；64位秒计数器更久，可以计三千亿年了。

时间戳是以伦敦时间为准，其他时区的实时时间也只需要加上时间偏移就好了，如图中的北京。

GMT、UTC

GMT是以地球自转来计时的，但现在地球因为潮汐力等原因自转越来越慢，所以在GMT中1秒的时间长度会变化，是不稳定的，所以现在都使用UTC了。

UTC规定了1秒的长度，基本是固定不变的，但现实中的实时时间应与地球自转同步，所以当UTC的时间比GMT时间快超过0.9秒即接近一秒时，UTC就会多走一秒，这一分钟就有61秒，相当于等待GMT时间，这一秒就是闰秒了。

C语言相关函数

BKP备份寄存器

简介

VDD主电源供电时，BKP由主电源供电；VDD被切断时，BKP由备用电源VBAT供电；当二者都被切断BKP数据清零，因为BKP本质是RAM存储器，掉电会丢失。TAMPER引脚侵入事件清除BKP数据可以用于保护数据防止被盗。

结构

BKP重要的寄存器存在于后备区域，即图中橙色部分，凡是VDD切断后可以使用VBAT供电的都在后备区域，包括RTC。

RTC

简介

既然是实时时钟，那么就要一秒自增一次，频率应为1HZ，所以对于各种频率的外部时钟，应该先进行分频，并且外部时钟频率一般比较高，所以就设置了可1~2^20分频的预分频器。

对于高速外部时钟HSE，可以将自身8MHZ进行128分频后输入RTC的RTCCLK引脚，之后RTC内部再进行1~2^20预分频。先进行128分频是因为HSE频率很高，只使用RTC内部预分频是达不到需要的1HZ的；对于低速外部时钟LSE，频率是32.768KHZ即32768HZ，32768本身就是2的次方数，所以使用RTC的2^15预分频就能很方便得到1HZ。LSE是专门为RTC设计的；对于低速内部时钟LSI，频率40KHZ也可以作为RTC的外部时钟源。

三种时钟源中，HSE是系统时钟，LSI是看门狗时钟，它们的主要任务都不是给RTC提供时钟，并且它们只能用VDD供电；而LSE，是专门给RTC使用的，而且可以在VDD切断后使用VBAT供电。所以LSE是最佳选择。

结构

左边的部分是计时部分，选择的外部时钟首先进行预分频：RTC预分频器里其实也是一个定时器，RTC_PRL中写入需要的分频值，RTC_DIV余数寄存器相当于定时器的CNT，外部时钟每来一个输入脉冲，这个DIV就自减一次，减到0之后再来一个输入脉冲，就会给右边的计数器一个输出脉冲，计数器里面就自增一次，同时左边的CNT数值回到分频值。

例如，使用LSE时钟，输入频率是32768HZ，设置PRL=32767，因为包含0所以分频值=32767+1=32768，DIV初始值0。LSE输入一个脉冲，DIV自减，这时会给右边计数器一个输出脉冲，计数器+1，DIV的值回到32767，LSE继续给脉冲，DIV自减，给32768个脉冲后DIV从0又自减，再给计数器一个输出脉冲，计数器+1，DIV回到32767。相当于原本的32768HZ一秒可以产生32768个脉冲，通过左边定时器的控制使得它一秒产生的32768个脉冲才输出一个脉冲，将频率降低了32768倍即1HZ。

右边的计数器就是和时间戳有关的，可以一直计数到2^32-1之后溢出。RTC_ALR是闹钟寄存器，设置一个值，当计数器的值等于它时就可以产生中断，也可以唤醒系统退出待机模式，但是值是固定的。

右边的部分是中断，有三种信号可以产生中断，一是闹钟寄存器，二是计数器溢出，三是自增一次，即过去一秒可以进入一次中断。其中只有使能的中断才可以通向NVIC控制。

下面部分和PWR电源控制有关，WKUP引脚也可以使系统退出待机模式。

图中灰色部分都位于后备区域，可以用VBAT供电，待机时也能维持供电；其余区域待机时就断电了。RTC时钟源在APB1总线上选择。

流程

外部电路

VBAT供电电路有两种方案，简单连接就是备用电池直接连接VBAT引脚；但推荐连接是VDD和VBAT供电时都加一个低压降二极管，防止VDD的电流倒灌到备用电源，同时加一个滤波电容。

LSE电路使用晶振和两个起振电容连接，通过两个引脚和核心板连接。

注意事项

要使用BKP和RTC，需要先开启APB1总线上PWR和BKP的时钟，再设置PWR寄存器的DBP位，这样才能使能BKP和RTC。

由结构图可以看出里面有两种时钟，APB1总线使用的PCLK1时钟和RTC使用的时钟，它们的频率是不一样的，所以想通过APB1总线去访问RTC就需要等待RTC的寄存器同步到APB1总线，不然一开始就去访问，数据就是错的。即访问RTC前要等待RTC中的寄存器同步标志位RSF置1。

想要对RTC进行写入操作，要先设置CNF位。

对RTC前一次写入结束之后才能开始下一次写入，所以要等待RTOFF标志位置1才能继续写入，其实还是时钟不同步的问题，数据写入RTC需要时间。

读写BKP代码

实现按一下按键就改写一次BKP寄存器里的值并读出。

主函数

#include "stm32f10x.h"// Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "key.h"

uint16_t num,writeArray[2]={0x1234,0x2345};
uint16_t receArray[2];

int main()
{
	OLED_Init();
	key_init();
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);//开启时钟
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//设置DBP位，使能访问
 while(1)
 {
	 num=key_num();
	     BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,writeArray[0]);
		 BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR2,writeArray[1]);
		 OLED_ShowHexNum(1,1,BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1),4);
		 OLED_ShowHexNum(2,1,BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR2),4);
	 if(num==1)
	 {
		 writeArray[0]++;
		 writeArray[1]++;
	 }
 }
}

RTC读写时间代码

MYRTC.c文件

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <time.h>
uint16_t MYRTC_time[]={2023,1,1,23,59,55};//年月日时分秒

//初始化RTC，先开PWR和BKP时钟，设置PWR的DBP位。然后打开LSE，选择LSE，使能LSE。接着等待同步，配置分频值和计数值
void MYRTC_init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);//开启时钟
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//设置DBP位，使能访问
	
	//没有彻底断电过，RTC的值就不应该重置，所以需要一个if判断决定有没有彻底断电过，可以通过判断BKP寄存器的值有没有重置来判断
	if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1)!=0xa5a5)//如果有彻底断电，再次上电BKP重置后寄存器值=0，RTC需要重置
	{
	//使用LSE，为例省电LSE默认是关闭的，需要先打开
	RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
		
	//观察标志位LSERDY来得知LSE开启成功没有
	while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY)==RESET);
		
	//再选择LSE作为时钟源
	RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
		
	//使能时钟
	RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
	
	//等待寄存器同步、等待上一次写入完成
	RTC_WaitForSynchro();
	RTC_WaitForLastTask();
	
	//配置分频器、等待写入完成
	RTC_SetPrescaler(32768-1);//需要先设置CNF位才能对定时器的寄存器进行写入，但在代码中对这些寄存器进行写入操作的函数里都已经设置了CNF位了
	RTC_WaitForLastTask();
		
	//设置计数器初始CNT，等待写入完成
	RTC_SetCounter(1672588795);//计数器的值CNT会从这里开始一秒自增，如果不设置CNT就是0开始，即1970年1月1日0点
	RTC_WaitForLastTask();
		
	BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1,0xa5a5);//改写BKP寄存器值，用于下次断电判断
	}
	else//如果没有彻底断电过，RTC值不能重置
	{
		RTC_WaitForSynchro();
	    RTC_WaitForLastTask();
	}
}

void MYRTC_settime(void)//数组写入年月日时分秒，函数转换为CNT的值
{
	time_t time_cnt;//time_t是unsigned int
	struct tm time_date;//结构体tm中的变量名称叫time_date，结构体成员是年月日时分秒
	
	time_date.tm_year =MYRTC_time[0]-1900;//结构体年份范围是在1900年基础上加的，所以这里数组减去1900
	time_date.tm_mon =MYRTC_time[1]-1;//结构体月的范围是0~11，所以这里减一
	time_date.tm_mday =MYRTC_time[2];
	time_date.tm_hour =MYRTC_time[3];
	time_date.tm_min =MYRTC_time[4];
	time_date.tm_sec =MYRTC_time[5];
	
	time_cnt=mktime(&time_date);//mktime函数变量是结构体地址，返回值是CNT
	RTC_SetCounter(time_cnt);//将RTC的CNT设置为mktime函数计算好的CNT值
	RTC_WaitForLastTask();//等待写入完成	
}

void MYRTC_gettime(void)//读取CNT，函数转化为年月日时分秒
{
	time_t time_cnt;
	struct tm time_date;
	time_cnt=RTC_GetCounter();//获取RTC的CNT值,起始值是初始化函数里设定的CNT值
	time_date=*localtime(&time_cnt);
	MYRTC_time[0]=time_date.tm_year+1900;
	MYRTC_time[1]=time_date.tm_mon+1;
	MYRTC_time[2]=time_date.tm_mday;
	MYRTC_time[3]=time_date.tm_hour;
	MYRTC_time[4]=time_date.tm_min;
	MYRTC_time[5]=time_date.tm_sec;
}

MYRTC.h文件

#ifndef __MYRTC_H_
#define __MYRTC_H_

extern uint16_t MYRTC_time[];
void MYRTC_init(void);
void MYRTC_settime(void);
void MYRTC_gettime(void);

#endif

主函数

#include "stm32f10x.h"// Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MYRTC.h"


int main()
{
	OLED_Init();
	MYRTC_init();
	OLED_ShowString(1,1,"xxxx-xx-xx");
	OLED_ShowString(2,1,"xx:xx:xx");
	OLED_ShowString(3,1,"CNT:");
 while(1)
 {
	 MYRTC_gettime();
	 OLED_ShowNum(1,1,MYRTC_time[0],4);
	 OLED_ShowNum(1,6,MYRTC_time[1],2);
	 OLED_ShowNum(1,9,MYRTC_time[2],2);
	 OLED_ShowNum(2,1,MYRTC_time[3],2);
	 OLED_ShowNum(2,4,MYRTC_time[4],2);
	 OLED_ShowNum(2,7,MYRTC_time[5],2);
	 OLED_ShowNum(3,5,RTC_GetCounter(),10);

 }
}