實時時鐘（Real-Time Clock，RTC）常用于制作時鐘日歷。RTC電路分屬于兩個電源域：備份域和VDD電源域。RTC的核心計數(shù)部分在備份域中，可在VDD斷電VBAT供電時保持RTC的計數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位或者從待機模式喚醒時，RTC的設(shè)置和時間也都保持不變。本期內(nèi)容將通過一個顯示當(dāng)前時間的例程帶領(lǐng)大家初步了解GD32VF103的RTC外設(shè)的使用方法。
系統(tǒng)環(huán)境

Windows 10-64bit
軟件平臺

NucleiStudio IDE 202102版或 PlatformIO IDE
硬件需求

RV-STAR開發(fā)板

GD32VF103的RTC電路

GD32VF103的RTC電路包含兩個主要部分，分別是位于PCLK1時鐘域的APB接口和位于RTC時鐘域的RTC內(nèi)核：

• APB接口與APB1總線相連，包含一組寄存器，可通過APB1總線對其進行訪問。

  
  

• RTC內(nèi)核包含兩個主要模塊，一個是RTC預(yù)分頻模塊，模塊包含一個20位可編程預(yù)分頻器，該分頻器可以通過對RTC時鐘源分頻產(chǎn)生SC_CLK，如果RTC_INTEN寄存器中的秒中斷標(biāo)志位被使能，在每個SC_CLK上升沿，RTC會產(chǎn)生一個秒中斷。另外一個模塊是一個32位可編程計數(shù)器，其數(shù)值可以被初始化為當(dāng)前系統(tǒng)時間。如果RTC_INTEN的鬧鐘中斷標(biāo)志位被使能，RTC會在系統(tǒng)時間等于鬧鐘時間（存儲于RTC_ALRMH/L寄存器）時產(chǎn)生一個鬧鐘中斷。

  
  

RTC的主要特征如下：

32位可編程計數(shù)器，用于計數(shù)運行時間

可編程的預(yù)分頻器，分頻系數(shù)最高可達2^20

獨立時鐘域：

• PCLK1時鐘域

  
  

• RTC時鐘域（該時鐘域必須比PCLK1時鐘至少慢4倍）

  
  

RTC時鐘源：

• HXTAL時鐘除以128

  
  

• LXTAL振蕩電路時鐘

  
  

• IRC40K振蕩電路時鐘

  
  

可屏蔽的中斷源：

• 鬧鐘中斷

  
  

• 秒中斷

  
  

• 溢出中斷

  
  

實驗部分

本期的實驗將使用RV-STAR的RTC外設(shè)實現(xiàn)顯示當(dāng)前時間的功能，例程的整體實現(xiàn)思路如下：

• 首先需要初始化RTC外設(shè)：使能時鐘源和配置預(yù)分頻系數(shù)等

  
  

• 對于是否通過串口打印輸出當(dāng)前時間，聲明一個狀態(tài)變量并賦值為0

  
  

• 然后用戶通過串口人工輸入當(dāng)前的時間對RTC的寄存器進行配置

  
  

• RTC進入自動計數(shù)模式，每秒產(chǎn)生一個中斷，在中斷服務(wù)程序中將狀態(tài)變量置1

  
  

• 主程序中運行一個循環(huán)體，判斷狀態(tài)變量的值，如果為1，則讀取RTC寄存器存儲的當(dāng)前時間然后打印輸出到串口

  
  

重點講解一下RTC外設(shè)的初始化配置，其代碼片段如下：
void rtc_configuration(void)
{
/* enable PMU and BKPI clocks */
rcu_periph_clock_enable(RCU_BKPI);
rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

/* allow access to BKP domain */
pmu_backup_write_enable();
/* reset backup domain */
bkp_deinit();

/* enable LXTAL */
rcu_osci_on(RCU_LXTAL);
/* wait till LXTAL is ready */
rcu_osci_stab_wait(RCU_LXTAL);
/* select RCU_LXTAL as RTC clock source */
rcu_rtc_clock_config(RCU_RTCSRC_LXTAL);

/* enable RTC Clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_RTC);
/* wait for RTC registers synchronization */
rtc_register_sync_wait();
/* wait until last write operation on RTC registers has finished */
rtc_lwoff_wait();

/* enable the RTC second interrupt*/
rtc_interrupt_enable(RTC_INT_SECOND);
/* wait until last write operation on RTC registers has finished */
rtc_lwoff_wait();

/* set RTC prescaler: set RTC period to 1s */
rtc_prescaler_set(32767);
/* wait until last write operation on RTC registers has finished */
rtc_lwoff_wait();
}

由于使用RV-STAR板載的32.768K的晶振作為RTC時鐘源，因此配置時要選擇LXTAL，同時要注意預(yù)分頻系數(shù)的設(shè)置，另外每次對RTC的寫操作，均要等待寫入完成，例程其余部分的代碼均有詳細(xì)注釋，讀者們可以自行閱讀，相關(guān)代碼請參考RVMCU網(wǎng)站專欄對應(yīng)鏈接。

將完整代碼進行編譯上傳至RV-STAR開發(fā)板，打開串口終端（圖中使用PlatformIO的串口終端，也可以使用其他的串口工具）：

然后在串口終端中依次輸入當(dāng)前時間的時、分、秒數(shù)據(jù)，時鐘功能就正常開啟了，將會每秒刷新輸出一次當(dāng)前時間，如下圖：

如果按下復(fù)位按鈕，程序會重啟，但只要保持通電，RTC的計時會正常進行，數(shù)據(jù)也不會丟失，按下復(fù)位后的串口打印結(jié)果見下圖：

復(fù)位后依然正常顯示當(dāng)前時間，說明RTC外設(shè)按照我們期望的功能在運行。如果拔掉USB數(shù)據(jù)線，供電完全切斷，那數(shù)據(jù)將會丟失，需要再次配置當(dāng)前時間。

有條件的讀者也可以嘗試將鋰電池及底座焊接到RV-STAR背面預(yù)留的焊接處，那樣即使USB數(shù)據(jù)線的供電切斷，RTC也可以依靠電池電源保存數(shù)據(jù)并持續(xù)計時。

由于GD32VF103的RTC外設(shè)較為簡單，硬件上僅有時鐘（時/分/秒）相關(guān)的寄存器，而沒有日歷相關(guān)的寄存器，因此如果要實現(xiàn)完整的日歷時鐘顯示，需要用軟件來實現(xiàn)日歷，留給讀者自行探索。

“RVMCU課堂”專欄已在社區(qū)開通如需獲取實驗源碼或有實驗相關(guān)問題掃碼進入即可