STM32H750 RTC介紹及應用

第十一章 RTC介紹及應用

1. RTC 簡介

RTC（Real-Time Clock，實時時鐘）是 STM32H750VBT6 中用于提供日歷和時鐘功能的低功耗外設，即使主電源關閉，只要 VBAT（備份電源）供電，RTC 仍能持續運行，實現 年、月、日、時、分、秒 的精確計時。RTC 是嵌入式系統中實現 時間戳記錄、定時喚醒、鬧鐘提醒 等功能的核心組件，廣泛應用于數據記錄儀、智能電表、工業控制器等需要時間信息的場景。

🔍 核心定位：

  • RTC ≠ 系統滴答定時器，而是獨立于 CPU 的“電子表”
  • 支持 BCD 編碼（Binary-Coded Decimal）存儲時間
  • 可由 LSE（32.768 kHz 晶體） 或 LSI（內部 RC） 驅動
  • 支持 毫秒級時間戳捕獲（配合 TAMP 或 TIMESTAMP 功能）

1.1 RTC 核心特性（STM32H750VBT6）

特性參數說明應用場景
時鐘源LSE（32.768 kHz 外部晶振）
LSI（~32 kHz 內部 RC）
HSE 分頻		LSE 最精確（±20 ppm）工業級計時
日歷功能年（00–99）、月、日、星期、時、分、秒自動潤年處理數據日志記錄
鬧鐘（Alarm）Alarm A / B可設置日+時+分+秒匹配定時任務喚醒
周期性喚醒Wakeup Timer最高 17 位定時（秒級）低功耗輪詢
時間戳（Timestamp）外部引腳觸發捕獲事件發生時間故障記錄
入侵檢測（TAMP）TAMP1/2/3 引腳防拆/防篡改檢測安全設備
備份寄存器32 × 32-bit斷電保存用戶數據配置/狀態存儲
低功耗Stop/Standby 模式下運行電流 < 1 μA（LSE 驅動）電池供電設備

📌 STM32H750VBT6 專屬優勢：

  • 雙備份域：RTC 和備份寄存器位于 D3 域，可獨立關閉主電源
  • 亞秒級時間戳：支持 RTC_SUBR（Sub-second Register）實現毫秒精度
  • 日歷自動校準：可通過 CALIBR 寄存器進行 ±488 ppm 校準
  • 安全功能：TAMP 事件可觸發 RTC_TAMPCR.TAMPFREQ 頻率檢測

1.2 RTC 工作原理詳解

1.2.1 時鐘樹結構
PREDIV_S = 127
PREDIV_A = 255
時鐘源
預分頻器
1 Hz 時鐘
用于亞秒計數
日歷計數器
亞秒寄存器

  • 關鍵公式：

    • f<sub>RTC</sub> = f<sub>clk</sub> / ((PREDIV_A + 1) × (PREDIV_S + 1))
    • 默認配置：PREDIV_A = 255, PREDIV_S = 127 → f<sub>RTC</sub> = 32768 / (256 × 128) = 1 Hz

  • BCD 編碼示例：

    • 時間：14:35:27
    • RTC_TR = 0x143527（BCD 格式）
    • 二進制：0001 0100 0011 0101 0010 0111
1.2.2 閏年處理
  • RTC 自動處理閏年（2024、2028 等）
  • 2 月 29 日自動識別，無需軟件干預
  • 世紀位由軟件維護（STM32 不支持 2100 年自動修正）
1.2.3 亞秒與時間戳

  • SUBR 寄存器：

    • 遞減計數器，從 PREDIV_S 到 0
    • 當秒更新時，SUBR 被重載
    • 毫秒計算：ms = ((PREDIV_S + 1) - SUBR) × (1000 / (PREDIV_S + 1))
      示例：PREDIV_S=127 → ms = (128 - SUBR) × 7.8125

  • 時間戳捕獲：

    • 上升沿觸發 RTC_TS 引腳
    • 自動鎖存 RTC_TR 和 RTC_DR
    • 可通過 RTC_SR.TSF 標志讀取

1.3 關鍵寄存器操作

1.3.1 RTC 主要寄存器
寄存器功能說明
TRTime RegisterH[22:16], M[15:8], S[7:0], PM
DRDate RegisterYT[31:28], UT[27:24], DU[23:20], MT[19:16], MU[15:12], WDU[10:8], YT[7:4], UT[3:0]
CRControl Register允許寫保護、中斷使能
ISRStatus RegisterINITS, RSF, INITF, ALRAWF
PRERPrescaler RegisterPREDIV_S, PREDIV_A
ALRMxRAlarm Register設置鬧鐘時間
WUTRWakeup Timer Register喚醒計數值
TAMPCRTamper Control入侵檢測配置
1.3.2 RTC 初始化流程（寄存器級）
// 1. 使能備份域訪問
PWR->CR1 |= PWR_CR1_DBP;
while (!(PWR->CR1 & PWR_CR1_DBP)); // 等待就緒// 2. 選擇 LSE 作為 RTC 時鐘源
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON; // 啟動 LSE
while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY)); // 等待穩定
RCC->BDCR &= ~RCC_BDCR_RTCSEL; // 清除選擇
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCSEL_0; // 01 = LSE
RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN; // 使能 RTC// 3. 進入初始化模式
RTC->WPR = 0xCA; // 解鎖寫保護
RTC->WPR = 0x53;
RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT; // 進入初始化模式
while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF)); // 等待進入// 4. 配置預分頻器（1 Hz）
RTC->PRER = (255 << 16) | 127; // PREDIV_A=255, PREDIV_S=127// 5. 設置初始時間（12:00:00）
RTC->TR = 0x120000; // BCD: 12:00:00
RTC->DR = 0x2401015 << 0; // 2024年1月1日，星期一// 6. 退出初始化模式
RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;
while (RTC->ISR & RTC_ISR_INIT); // 等待退出// 7. 鎖定寫保護
RTC->WPR = 0xFF;
1.3.3 HAL 庫簡化操作
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef sDate = {0};sTime.Hours   = 12;
sTime.Minutes = 0;
sTime.Seconds = 0;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;
sDate.Month   = RTC_MONTH_JANUARY;
sDate.Date    = 1;
sDate.Year    = 24;if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK) {Error_Handler();
}
if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK) {Error_Handler();
}

2. RTC使用示例-STM32IDE

2.1 STM32Cube配置

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2.2 用戶代碼

#include "rtc.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>RTC_HandleTypeDef hrtc;
/* 月修正數據表 */
uint8_t const table_week[12] = {0, 3, 3, 6, 1, 4, 6, 2, 5, 0, 3, 5};// 寫入后備域SRAM
void rtc_write_bkr(uint32_t bkrx, uint32_t data)
{HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 使能后備寄存器訪問HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, bkrx, data); // 寫入數據
}// 讀取后備域SRAM
uint32_t rtc_read_bkr(uint32_t bkrx)
{uint32_t data;data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, bkrx); // 讀取數據return data;
}// 設置時間
void rtc_set_time(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec, uint8_t ampm)
{RTC_TimeTypeDef sTime = {0};sTime.Hours = hour;sTime.Minutes = min;sTime.Seconds = sec;sTime.TimeFormat = ampm;sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK){Error_Handler();}
}// 設置日期
void rtc_set_date(uint8_t year, uint8_t month, uint8_t date, uint8_t week)
{RTC_DateTypeDef sDate = {0};sDate.Year = year;sDate.Month = month;sDate.Date = date;sDate.WeekDay = week;if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BCD) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* RTC init function */
uint8_t MX_RTC_Init(void)
{uint16_t bkp_flag = 0; // 檢查是不是第一次配置時鐘// RTC 初始化hrtc.Instance = RTC;hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24; // 24小時制hrtc.Init.AsynchPrediv = 0x7F; // 異步分頻系數hrtc.Init.SynchPrediv = 0xFF;  // 同步分頻系數hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE; // 不輸出信號hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH; // 輸出極性hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN; // 輸出類型hrtc.Init.OutPutRemap = RTC_OUTPUT_REMAP_NONE;bkp_flag = rtc_read_bkr(0); // 讀取后備寄存器0的值if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK){Error_Handler();return 1;}if((bkp_flag != 0x5050) && (bkp_flag != 0x5051)){// 第一次配置RTC，手動設置初值rtc_set_time(12, 12, 12, RTC_HOURFORMAT12_AM); // 設置時間 上午12:12:12rtc_set_date(23, 3, 1, 3); // 設置日期 2023年3月1日 星期三}return 0;
}/*** @brief       RTC底層驅動，時鐘配置* @param       hrtc:RTC句柄* @note        此函數會被HAL_RTC_Init()調用* @retval      無*/
void HAL_RTC_MspInit(RTC_HandleTypeDef* hrtc)
{uint16_t retry = 200;RCC_OscInitTypeDef rcc_osc_init;RCC_PeriphCLKInitTypeDef rcc_periphclk_init;__HAL_RCC_RTC_CLK_ENABLE();     /* 使能RTC時鐘 */HAL_PWR_EnableBkUpAccess();     /* 取消備份區域寫保護 */__HAL_RCC_RTC_ENABLE();         /* RTC時鐘使能 *//* 使用寄存器的方式去檢測LSE是否可以正常工作 */RCC->BDCR |= 1 << 0;    /* 開啟外部低速振蕩器LSE */while (retry && ((RCC->BDCR & 0X02) == 0))  /* 等待LSE準備好 */{retry--;HAL_Delay(5);}if (retry == 0)     /* LSE起振失敗，使用LSI */{rcc_osc_init.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;           /* 選擇要配置的振蕩器 */rcc_osc_init.LSEState = RCC_LSI_ON;                             /* LSI狀態：開啟 */rcc_osc_init.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;                       /* PLL無配置 */HAL_RCC_OscConfig(&rcc_osc_init);                               /* 配置設置的rcc_oscinitstruct */rcc_periphclk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;    /* 選擇要配置的外設 RTC */rcc_periphclk_init.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSI;    /* RTC時鐘源選擇 LSI */HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&rcc_periphclk_init);                 /* 配置設置的rcc_periphClkInitStruct */rtc_write_bkr(0, 0X5051);}else{rcc_osc_init.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;           /* 選擇要配置的振蕩器 */rcc_osc_init.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;                       /* PLL不配置 */rcc_osc_init.LSEState = RCC_LSE_ON;                             /* LSE狀態：開啟 */HAL_RCC_OscConfig(&rcc_osc_init);                               /* 配置設置的rcc_oscinitstruct */rcc_periphclk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;    /* 選擇要配置外設 RTC */rcc_periphclk_init.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;    /* RTC時鐘源為LSE */HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&rcc_periphclk_init);                 /* 配置設置的rcc_periphclkinitstruct */rtc_write_bkr(0, 0X5050);}
}void HAL_RTC_MspDeInit(RTC_HandleTypeDef* rtcHandle)
{if(rtcHandle->Instance==RTC){/* USER CODE BEGIN RTC_MspDeInit 0 *//* USER CODE END RTC_MspDeInit 0 *//* Peripheral clock disable */__HAL_RCC_RTC_DISABLE();/* RTC interrupt Deinit */HAL_NVIC_DisableIRQ(RTC_WKUP_IRQn);HAL_NVIC_DisableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);/* USER CODE BEGIN RTC_MspDeInit 1 *//* USER CODE END RTC_MspDeInit 1 */}
}// 獲取RTC時間
void rtc_get_time(uint8_t* hour, uint8_t* min, uint8_t* sec, uint8_t* ampm)
{RTC_TimeTypeDef sTime = {0};HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);*hour = sTime.Hours;*min = sTime.Minutes;*sec = sTime.Seconds;*ampm = sTime.TimeFormat;
}// 獲取RTC日期
void rtc_get_date(uint8_t* year, uint8_t* month, uint8_t* date, uint8_t* week)
{RTC_DateTypeDef sDate = {0};HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);*year = sDate.Year;*month = sDate.Month;*date = sDate.Date;*week = sDate.WeekDay;
}/*** @breif       獲得現在是星期幾, 輸入公歷日期得到星期(只允許1901-2099年)* @param       year,month,day：公歷年月日* @retval      星期號(1~7,代表周1~周日)*/
uint8_t rtc_get_week(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day)
{uint16_t temp2;uint8_t yearH, yearL;yearH = year / 100;yearL = year % 100;/*  如果為21世紀,年份數加100 */if (yearH > 19)yearL += 100;/*  所過閏年數只算1900年之后的 */temp2 = yearL + yearL / 4;temp2 = temp2 % 7;temp2 = temp2 + day + table_week[month - 1];if (yearL % 4 == 0 && month < 3)temp2--;temp2 %= 7;if (temp2 == 0)temp2 = 7;return temp2;
}/*** @breif       設置鬧鐘時間(按星期鬧鈴,24小時制)* @param       week        : 星期幾(1~7)* @param       hour,min,sec: 小時,分鐘,秒鐘* @retval      無*/
void rtc_set_alarma(uint8_t week, uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec)
{RTC_AlarmTypeDef rtc_alarm;rtc_alarm.AlarmTime.Hours = hour;                                /* 小時 */rtc_alarm.AlarmTime.Minutes = min;                               /* 分鐘 */rtc_alarm.AlarmTime.Seconds = sec;                               /* 秒 */rtc_alarm.AlarmTime.SubSeconds = 0;rtc_alarm.AlarmTime.TimeFormat = RTC_HOURFORMAT12_AM;rtc_alarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE;                        /* 精確匹配星期，時分秒 */rtc_alarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE;rtc_alarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_WEEKDAY; /* 按星期 */rtc_alarm.AlarmDateWeekDay = week;                               /* 星期 */rtc_alarm.Alarm = RTC_ALARM_A;                                   /* 鬧鐘A */HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &rtc_alarm, RTC_FORMAT_BIN);HAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn, 1, 2);   /* 搶占優先級1,子優先級2 */HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
}/*** @breif       周期性喚醒定時器設置* @param       wksel*   @arg       RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16        ((uint32_t)0x00000000)*   @arg       RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV8         ((uint32_t)0x00000001)*   @arg       RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV4         ((uint32_t)0x00000002)*   @arg       RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV2         ((uint32_t)0x00000003)*   @arg       RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS      ((uint32_t)0x00000004)*   @arg       RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_17BITS      ((uint32_t)0x00000006)* @note        000,RTC/16;001,RTC/8;010,RTC/4;011,RTC/2;* @note        注意:RTC就是RTC的時鐘頻率,即RTCCLK!* @param       cnt: 自動重裝載值.減到0,產生中斷.* @retval      無*/
void rtc_set_wakeup(uint8_t wksel, uint16_t cnt)
{__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_CLEAR_FLAG(&hrtc, RTC_FLAG_WUTF);  /* 清除RTC WAKE UP的標志 */HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, cnt, wksel);          /* 設置重裝載值和時鐘 */HAL_NVIC_SetPriority(RTC_WKUP_IRQn, 2, 2);                       /* 搶占優先級2,子優先級2 */HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_WKUP_IRQn);
}/*** @brief This function handles RTC alarms (A and B) interrupt through EXTI line 17.*/
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&hrtc);
}void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{printf("AlarmA Wakeup\r\n");
}/*** @brief This function handles RTC wake-up interrupt through EXTI line 19.*/
void RTC_WKUP_IRQHandler(void)
{HAL_RTCEx_WakeUpTimerIRQHandler(&hrtc);
}void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{HAL_GPIO_TogglePin(LED_RED_Port, LED_RED_Pin);printf("Wakeup\r\n");
}
#include "main.h"
#include "rtc.h"
#include "bsp_init.h"
#include "stdio.h" // For printf functionvoid SystemClock_Config(void);
static void MPU_Config(void);int main(void)
{uint8_t hour, min, sec, ampm;uint8_t year, month, date, week;uint8_t i = 0;MPU_Config();HAL_Init();SystemClock_Config();bsp_init();MX_RTC_Init();rtc_set_wakeup(RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS, 0); // 每隔1秒鐘喚醒一次rtc_set_time(12, 12, 12, RTC_HOURFORMAT12_AM); // 設置時間 上午12:12:12rtc_set_date(23, 3, 1, 3); // 設置日期 2023年3月1日 星期三rtc_set_alarma(3, 12, 12, 50); // 設置鬧鐘 星期三 12:12:50while (1){i++;if((i % 10) == 0){rtc_get_time(&hour, &min, &sec, &ampm);printf("Time: %02d:%02d:%02d %s, ", hour, min, sec, (ampm == RTC_HOURFORMAT12_AM) ? "AM" : "PM");rtc_get_date(&year, &month, &date, &week);printf("Date: 20%02d-%02d-%02d, Weekday: %d\r\n", year, month, date, week);}HAL_Delay(100);}
}/*** @brief System Clock Configuration* @retval None*/
void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};/** Supply configuration update enable*/HAL_PWREx_ConfigSupply(PWR_LDO_SUPPLY);/** Configure the main internal regulator output voltage*/__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE0);while(!__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOSRDY)) {}/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters* in the RCC_OscInitTypeDef structure.*/RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 240;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = 2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = 2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLRGE = RCC_PLL1VCIRANGE_2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLVCOSEL = RCC_PLL1VCOWIDE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLFRACN = 0;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks*/RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2|RCC_CLOCKTYPE_D3PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_D1PCLK1;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB3CLKDivider = RCC_APB3_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_APB1_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_APB2_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB4CLKDivider = RCC_APB4_DIV2;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK){Error_Handler();}
}/* USER CODE BEGIN 4 *//* USER CODE END 4 *//* MPU Configuration */void MPU_Config(void)
{MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct = {0};/* Disables the MPU */HAL_MPU_Disable();/** Initializes and configures the Region and the memory to be protected*/MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0;MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x0;MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_4GB;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x87;MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_NO_ACCESS;MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_DISABLE;MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_SHAREABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);/* Enables the MPU */HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);}/*** @brief  This function is executed in case of error occurrence.* @retval None*/
void Error_Handler(void)
{/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug *//* User can add his own implementation to report the HAL error return state */__disable_irq();while (1){}/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/*** @brief  Reports the name of the source file and the source line number*         where the assert_param error has occurred.* @param  file: pointer to the source file name* @param  line: assert_param error line source number* @retval None*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{/* USER CODE BEGIN 6 *//* User can add his own implementation to report the file name and line number,ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) *//* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

3. RTC相關函數總結（HAL庫）

3.1 初始化與配置

  • 核心配置流程（五步關鍵操作）：

    1. 使能時鐘（PWR + RTC + LSE/LSI）
    2. 配置備份域訪問
    3. 選擇時鐘源（LSE/LSI/HSE）
    4. 初始化RTC參數
    5. 配置NVIC中斷

  • HAL_RTC_Init(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
    基礎配置示例（LSE 32.768kHz）：

    // 1. 使能電源和備份域時鐘
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
HAL_PWR_EnableBkUpAccess();  // 使能備份域訪問// 2. 配置LSE時鐘源
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);// 3. 配置RTC時鐘源
__HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_LSE);
__HAL_RCC_RTC_ENABLE();// 4. 初始化RTC
hrtc.Instance = RTC;
hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;           // 24小時制
hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;                       // 異步預分頻 (128分頻)
hrtc.Init.SynchPrediv = 255;                        // 同步預分頻 (256分頻)
hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;             // 禁用輸出
hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;
hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;
HAL_RTC_Init(&hrtc);

  • RTC_InitTypeDef 結構體成員說明：

    成員說明有效值H750特殊說明
    HourFormat時間格式RTC_HOURFORMAT_12, RTC_HOURFORMAT_24推薦24小時制
    AsynchPrediv異步預分頻0-0x7FLSE/LSI頻率-1
    SynchPrediv同步預分頻0-0xFFFFRTCCLK/(Asynch+1)-1
    OutPut輸出使能RTC_OUTPUT_ENABLE, RTC_OUTPUT_DISABLE可輸出秒脈沖
    OutPutPolarity輸出極性RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH, LOW
    OutPutType輸出類型RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN, PUSHPULL開漏需上拉

  • 時鐘源選擇與配置：

    時鐘源頻率精度配置方法
    LSE32.768kHz±20ppmRCC_RTCCLKSOURCE_LSE
    LSI32kHz±5000ppmRCC_RTCCLKSOURCE_LSI
    HSE1-25MHz±25ppmRCC_RTCCLKSOURCE_HSE (分頻后)

  • 預分頻值計算公式（核心！）：

    AsynchPrediv = RTCCLK / (1Hz × (SynchPrediv+1)) - 1

    H750典型配置（LSE=32.768kHz）：

    AsynchPrediv = 127  → 32768 / 128 = 256Hz
SynchPrediv  = 255  → 256 / 256 = 1Hz (精確秒脈沖)

3.2 時間與鬧鐘配置

  • 時間配置函數：

    // 設置當前時間
RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
sTime.Hours = 14;
sTime.Minutes = 30;
sTime.Seconds = 0;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);// 設置當前日期
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_THURSDAY;
sDate.Month = RTC_MONTH_JULY;
sDate.Date = 25;
sDate.Year = 24;  // 2024年
HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);

  • 鬧鐘配置函數：

    // 配置鬧鐘A（每分鐘觸發）
RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0};
sAlarm.AlarmTime.Seconds = 0;
sAlarm.AlarmTime.Minutes = RTC_ALARMMASK_ALL;  // 每分鐘
sAlarm.AlarmTime.Hours = RTC_ALARMMASK_ALL;
sAlarm.AlarmTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sAlarm.AlarmTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_NONE;
sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_NONE;
sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;
sAlarm.AlarmTime.TimeFormat = RTC_HOURFORMAT12_AM;
sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;
sAlarm.AlarmDateWeekDay = 1;
HAL_RTC_SetAlarm(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);// 啟動鬧鐘中斷
HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);

  • 時間格式說明：

    格式說明示例應用場景
    RTC_FORMAT_BIN二進制Hours=14推薦使用
    RTC_FORMAT_BCDBCD碼Hours=0x14兼容舊系統

  • 鬧鐘掩碼控制：

    掩碼宏效果典型應用
    RTC_ALARMMASK_NONE秒/分/時/日都匹配精確時間觸發
    RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY僅時/分/秒匹配每天同一時間
    RTC_ALARMMASK_HOURS僅分/秒匹配每小時整點
    RTC_ALARMMASK_ALL僅秒匹配每分鐘觸發

3.3 RTC操作核心函數

  • 基礎控制函數：

    函數原型功能應用場景
    HAL_RTC_GetTime()(hrtc, *sTime, Format)讀取當前時間顯示時間
    HAL_RTC_GetDate()(hrtc, *sDate, Format)讀取當前日期日歷功能
    HAL_RTC_SetTime()(hrtc, *sTime, Format)設置時間時間同步
    HAL_RTC_SetDate()(hrtc, *sDate, Format)設置日期
    HAL_RTC_WaitForSynchro()(hrtc)等待同步初始化后調用
    HAL_RTCEx_BKUPWrite()(hrtc, No, Data)寫備份寄存器保存狀態
    HAL_RTCEx_BKUPRead()(hrtc, No)讀備份寄存器恢復狀態

  • 備份寄存器操作（H750有32個）：

    // 寫備份寄存器
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, 0x1234);// 讀備份寄存器
uint32_t data = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);// 保存復位原因
if (__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_PINRST)) {HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR0, 1);
}

  • 日歷同步處理：

    // 讀取時間前等待同步
HAL_RTC_WaitForSynchro(&hrtc);RTC_TimeTypeDef sTime = {0};
RTC_DateTypeDef sDate = {0};
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);

3.4 高級功能與特性

  • 喚醒定時器（Wake-up Timer）：

    // 配置周期性喚醒（每4秒）
HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer(&hrtc, 4-1, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16);// 啟動喚醒中斷
HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 4-1, RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16);// 喚醒回調
void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{sensor_sampling();  // 喚醒后執行采樣
}

  • 時間戳功能：

    // 使能時間戳
HAL_RTCEx_SetTimeStamp(&hrtc, RTC_TIMESTAMPEDGE_RISING, RTC_TIMESTAMPPIN_DEFAULT);// 讀取時間戳
RTC_TimeTypeDef sTimeStampTime = {0};
RTC_DateTypeDef sTimeStampDate = {0};
HAL_RTCEx_GetTimeStamp(&hrtc, &sTimeStampTime, &sTimeStampDate, RTC_FORMAT_BIN);

  • 日歷亞秒處理：

    // 讀取亞秒值（用于高精度時間戳）
uint32_t subsecond = READ_REG(hrtc->Instance->SSR) & RTC_SSR_SS;
uint32_t fraction = (hrtc->Init.SynchPrediv - subsecond);

  • 低功耗模式喚醒：

    // STOP2模式下RTC喚醒
HAL_PWREx_EnableInternalWakeUpLine();
HAL_SuspendTick();
HAL_PWR_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);// 喚醒后恢復
SystemClock_Config();
HAL_ResumeTick();

3.5 使用示例（完整流程）

3.5.1 示例1：RTC初始化與鬧鐘配置
RTC_HandleTypeDef hrtc = {0};void RTC_Config(void)
{// 1. 使能PWR時鐘并開啟備份域訪問__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();HAL_PWR_EnableBkUpAccess();// 2. 配置LSE時鐘RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {Error_Handler();}// 3. 配置RTC時鐘源__HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_LSE);__HAL_RCC_RTC_ENABLE();// 4. 初始化RTChrtc.Instance = RTC;hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;   // 32768/128=256Hzhrtc.Init.SynchPrediv = 255;    // 256/256=1Hzhrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK) {Error_Handler();}// 5. 等待日歷同步HAL_RTC_WaitForSynchro(&hrtc);// 6. 設置初始時間RTC_TimeTypeDef sTime = {0};sTime.Hours = 0;sTime.Minutes = 0;sTime.Seconds = 0;HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);RTC_DateTypeDef sDate = {0};sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;sDate.Date = 1;sDate.Year = 24;HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);// 7. 配置鬧鐘（每分鐘觸發）RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0};sAlarm.AlarmTime.Seconds = 0;sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_HOURS | RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY;sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);// 8. 配置NVICHAL_NVIC_SetPriority(RTC_Alarm_IRQn, 1, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
}// 鬧鐘中斷服務函數
void RTC_Alarm_IRQHandler(void)
{HAL_RTC_AlarmIRQHandler(&hrtc);
}// 鬧鐘回調函數
void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{static uint8_t minute_count = 0;minute_count++;// 每10分鐘記錄一次if(minute_count >= 10) {log_data_to_sdcard();minute_count = 0;}
}
3.5.2 示例2：備份寄存器保存運行狀態
// 定義狀態枚舉
typedef enum {STATE_INIT = 0,STATE_RUNNING = 1,STATE_STOPPED = 2
} SystemState;void Save_System_State(SystemState state)
{// 寫入備份寄存器HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR0, (uint32_t)state);// 保存運行時間（小時）uint32_t runtime = get_total_runtime_hours();HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, runtime);
}SystemState Read_System_State(void)
{return (SystemState)HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);
}// 系統啟動時檢查狀態
void System_Init(void)
{SystemState last_state = Read_System_State();switch(last_state) {case STATE_RUNNING:// 上次異常關機，執行恢復程序recovery_procedure();break;case STATE_STOPPED:// 正常關機，繼續啟動break;default:// 首次啟動factory_reset();break;}// 更新狀態為運行中Save_System_State(STATE_RUNNING);
}

4. 關鍵注意事項

  1. 備份域訪問權限：

  • 必須調用HAL_PWR_EnableBkUpAccess()

  • 否則所有RTC配置將失敗（返回HAL_ERROR）

  • 錯誤示例：

    // 忘記使能備份域訪問
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
// ... 直接調用HAL_RTC_Init() → 失敗！
  1. 時鐘源穩定性：

  • LSE啟動時間：典型500ms，需等待穩定

    // 檢查LSE是否就緒
while(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {HAL_Delay(10);
}

  • LSI精度問題：±5000ppm → 每天誤差±432秒

  • HSE分頻配置：

    // HSE分頻后作為RTC時鐘
__HAL_RCC_RTC_CONFIG(RCC_RTCCLKSOURCE_HSE_DIV32);
  1. 低功耗模式陷阱：
模式RTC行為H750特殊處理
RUN正常工作
SLEEP繼續運行
STOP0繼續運行需保持VDD/VBAT
STOP1/2繼續運行可喚醒系統
STANDBY繼續運行主要喚醒源
  1. 初始化同步要求：

  • 必須調用HAL_RTC_WaitForSynchro()

  • 否則讀取的時間可能不準確

  • 執行時機：

    HAL_RTC_Init(&hrtc);
HAL_RTC_WaitForSynchro(&hrtc);  // 立即調用
HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); // 再設置時間
  1. 備份寄存器限制：
  • H750提供32個32位備份寄存器（RTC_BKP_DR0-DR31）
  • 僅RTC_BKP_DR0可被侵入檢測清除
  • 推薦用途：
    • DR0-DR5：系統狀態/運行時間
    • DR6-DR10：校準參數
    • DR11-DR15：故障記錄

4.1 H750特有優化技巧

場景解決方案優勢實現要點
高精度時間戳亞秒+毫秒計數微秒級精度SSR + DWT_CYCCNT
電池供電優化STOP2 + RTC喚醒功耗<10μAHAL_PWR_EnterSTOP2Mode()
時間同步NTP + RTC備份掉電不丟時間HAL_RTC_SetTime()定期校準
安全啟動備份寄存器防篡改防止非法修改RTC_BKP_DR0存儲哈希值

避坑指南：

  1. H750時鐘樹特殊性：
  • RTC時鐘源選擇通過RCC->BDCR寄存器
  • 一旦選擇不能更改（除非系統復位）
  1. 亞秒計算陷阱：
// 正確的亞秒計算（從0到1秒）
uint32_t subsecond = hrtc.Init.SynchPrediv - READ_REG(RTC->SSR);
float seconds = sTime.Seconds + ((float)subsecond / (hrtc.Init.SynchPrediv + 1));
  1. 鬧鐘中斷優先級：
  • 鬧鐘中斷（RTC_Alarm_IRQn）優先級必須高于SysTick
  • 否則在中斷中調用HAL_Delay()會導致死鎖
  1. 備份電源設計：
  • VBAT引腳必須接3V鋰電池或超級電容
  • 電源紋波 < 50mV，否則可能導致RTC復位
  1. 多實例競爭：

  • 同一時間只能有一個RTC操作

  • 在RTOS中使用互斥鎖：

    osMutexWait(rtc_mutex, osWaitForever);
HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
osMutexRelease(rtc_mutex);

4.2 RTC工作模式對比

┌───────────────┬───────────────┬───────────────┬───────────────┐
│    功能       │   LSE模式     │   LSI模式     │   HSE模式     │
├───────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────┤
│ 精度          │ ±20ppm        │ ±5000ppm      │ ±25ppm        │
│ 啟動時間      │ 500ms         │ 10ms          │ 100ms         │
│ 功耗          │ 1μA           │ 3μA           │ 10μA          │
│ 外部元件      │ 32.768kHz晶振 │ 無            │ 高速晶振      │
│ 場景          │ 高精度計時    │ 快速啟動      │ 高頻源利用    │
└───────────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────┘

文中代碼下載：https://github.com/hazy1k/STM32H7-Quick-Start-Guide-CubeIDE/tree/main/2.code

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