STM32之精准RTC时间设计

脑经急转弯 · 发表于 2016-3-23 13:30:46

   一年前开始做STM32的RTC，到现在才开始整理，战线拖得有点长啦。    先说说为啥要做RTC吧，公司有个产品要定时启动语音提示，本来是想使用STM32内部RTC的，后来发现STM32内部RTC时间有些快，产品上的时间，一个月快了3分钟多，一年那就是半个小时还多。在网上查了资料说，可以软件校准STM32的RTC，这个兴奋啊！
原文：
“
实现RTC 校准的核心之一是库文件Stm321f0x_bkp.c中的void BKP_SetRTCCalibrationValue (uint8_t CalibrationValue) 函数。谈到RTC校准的相关参考文档包括AN2604.pdf，AN2821.pdf和AN2821.zip。这三个文档都可以从STM32官方网站下载。按照AN2604.pdf描述的原理，RTC 的校准值应在0-127之间。可实现的校准误差对应为0-121ppm。相当于每30天跑快的秒数为0-314s。
”
   这个方法，我也不知道有没有人做过，不过我真的把这些资料认真研读，并且做了实验，不过可惜的是，这个方法是让RTC跑慢了下来，但是效果还是不理想，一个月大概快105S的样子（因为这个时间是推算出来的，两天快7，实验做了5天），所以不得不换方法。
   后来，有网友建议使用DS1337，这次我也做了实验，还好这次实验比前面的效果好很多，4天快7S的样子，一个月也有一分钟的误差，这个误差说大不大，说小也不小，可能是有强迫症，然后有重新找方法，看了好多关于DS3231的资料，这次直接买了一个DS3231的模块，实验比较了一下，三天的时间没什么误差，后来买了芯片搞起来。效果真的不错，一个月的误差在2S的范围内，这次果断用了。具体的做法是，使用STM32模拟IIC与DS3231进行通信，读取和设置相关参数；然后再通过模拟IIC与OLED进行通信，将实时时间数据显示在OLED上。以下是实验代码：

OLED.h

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H
#include "sys.h"
#include "stdlib.h"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/*************Pin Define***************/
#define SCL_HIGH  GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_3) //LED1点亮//P1OUT|=BIT0          //SCL P1.0
#define SCL_LOW GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_3)    //P1OUT&=~BIT0
#define SDA_HIGH  GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_4) //P1OUT|=BIT1          //SDA P1.1
#define SDA_LOW GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_4)    //P1OUT&=~BIT1

/****************************************************/
void OLED_Initial(void);
void IIC_Start(void);
void IIC_Stop(void);
void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command);
void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data);
void Write_IIC_Byte(unsigned char IIC_Byte);
void LCD_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y);
void LCD_CLS(void);
void LCD_P8x16Str(unsigned char x,unsigned char  y,unsigned char ch[]);
void LCD_P16x16Ch(unsigned char x,unsigned char  y,unsigned char  N);
void LCD_P6x8Str(unsigned char x,unsigned char  y,unsigned char ch[]);
void Draw_BMP(unsigned char x0,unsigned char  y0,unsigned char x1,unsigned char  y1,unsigned char BMP[]);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

OLED.c

#include "stm32f10x_i2c.h"
#include "oled.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"

#define XLevelL             0x00
#define XLevelH             0x10
#define XLevel          ((XLevelH&0x0F)*16+XLevelL)
#define Max_Column       128
#define Max_Row             64
#define Brightness       0xCF
#define X_WIDTH 128
#define Y_WIDTH 64

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
void OLED_Initial()
{
   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
   // RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

      /* PB8,9 SCL and SDA */
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

      delay_ms(100); //延时
      Write_IIC_Command(0xAE); //display off
      Write_IIC_Command(0x20); //Set Memory Addressing Mode
      Write_IIC_Command(0x10); //00,Horizontal Addressing Mode;01,Vertical Addressing Mode;10,Page Addressing Mode (RESET);11,Invalid
      Write_IIC_Command(0xb0); //Set Page Start Address for Page Addressing Mode,0-7
      Write_IIC_Command(0xc8); //Set COM Output Scan Direction
      Write_IIC_Command(0x00);//---set low column address
      Write_IIC_Command(0x10);//---set high column address
      Write_IIC_Command(0x40);//--set start line address
      Write_IIC_Command(0x81);//--set contrast control register
      Write_IIC_Command(0x7f);
      Write_IIC_Command(0xa1);//--set segment re-map 0 to 127
      Write_IIC_Command(0xa6);//--set normal display
      Write_IIC_Command(0xa8);//--set multiplex ratio(1 to 64)
      Write_IIC_Command(0x3F);//
      Write_IIC_Command(0xa4);//0xa4,Output follows RAM content;0xa5,Output ignores RAM content
      Write_IIC_Command(0xd3);//-set display offset
      Write_IIC_Command(0x00);//-not offset
      Write_IIC_Command(0xd5);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency
      Write_IIC_Command(0xf0);//--set divide ratio
      Write_IIC_Command(0xd9);//--set pre-charge period
      Write_IIC_Command(0x22); //
      Write_IIC_Command(0xda);//--set com pins hardware configuration
      Write_IIC_Command(0x12);
      Write_IIC_Command(0xdb);//--set vcomh
      Write_IIC_Command(0x20);//0x20,0.77xVcc
      Write_IIC_Command(0x8d);//--set DC-DC enable
      Write_IIC_Command(0x14);//
      Write_IIC_Command(0xaf);//--turn on oled panel
      LCD_CLS();
      LCD_Set_Pos(0,0);
}

/**********************************************
//IIC Start
**********************************************/
void IIC_Start()
{
      SCL_HIGH;
      SDA_HIGH;
      SDA_LOW;
      SCL_LOW;
}
/**********************************************
//IIC Stop
**********************************************/
void IIC_Stop()
{
   SCL_LOW;
   SDA_LOW;
   SCL_HIGH;
   SDA_HIGH;

}
/**********************************************
// IIC Write byte
**********************************************/
void Write_IIC_Byte(unsigned char IIC_Byte)
{
      unsigned char i;
      for(i=0;i<8;i++)
      {
               if(IIC_Byte&0x80)  //1?0?
                  SDA_HIGH;
               else
                  SDA_LOW;
               SCL_HIGH;
               SCL_LOW;
               IIC_Byte<<=1; //loop
      }
      SDA_HIGH;
      SCL_HIGH;
      SCL_LOW;
}
/**********************************************
// IIC Write Command
**********************************************/
void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command)
{
IIC_Start();
Write_IIC_Byte(0x78); //Slave address,SA0=0
Write_IIC_Byte(0x00); //write command
Write_IIC_Byte(IIC_Command);
IIC_Stop();
}
/**********************************************
// IIC Write Data
**********************************************/
void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data)
{
IIC_Start();
Write_IIC_Byte(0x78);
Write_IIC_Byte(0x40); //write data
Write_IIC_Byte(IIC_Data);
IIC_Stop();
}

/*********************LCD 设置坐标************************************/
void LCD_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y)
{
      Write_IIC_Command(0xb0+y);
      Write_IIC_Command(((x&0xf0)>>4)|0x10);
      Write_IIC_Command((x&0x0f)|0x01);
}

/*********************LCD复位************************************/
void LCD_CLS(void)
{
      unsigned char y,x;
      for(y=0;y<8;y++)
      {
            Write_IIC_Command(0xb0+y);
            Write_IIC_Command(0x01);
            Write_IIC_Command(0x10);
            for(x=0;x<X_WIDTH;x++)
            Write_IIC_Data(0);
      }
}

/***************功能描述：显示6*8一组标准ASCII字符串       显示的坐标（x,y），y为页范围0～7****************/
void LCD_P6x8Str(unsigned char x,unsigned char  y,unsigned char ch[])
{
      unsigned char c=0,i=0,j=0;
      while (ch[j]!='\0')
      {
            c =ch[j]-32;

            if(x>126){x=0;y++;}
                     LCD_Set_Pos(x,y);
            for(i=0;i<6;i++)
                     Write_IIC_Data(F6x8[c]);
            x+=6;
            j++;
      }
}
/*******************功能描述：显示8*16一组标准ASCII字符串       显示的坐标（x,y），y为页范围0～7****************/
void LCD_P8x16Str(unsigned char x,unsigned char  y,unsigned char ch[])
{
      unsigned char c=0,i=0,j=0;
      while (ch[j]!='\0')
      {
            c =ch[j]-32;
            if(x>120){x=0;y++;}
                  LCD_Set_Pos(x,y);
            for(i=0;i<8;i++)
                  Write_IIC_Data(F8X16[c*16+i]);
            LCD_Set_Pos(x,y+1);
            for(i=0;i<8;i++)
                  Write_IIC_Data(F8X16[c*16+i+8]);
            x+=8;
            j++;
      }
}
/*****************功能描述：显示16*16点阵  显示的坐标（x,y），y为页范围0～7****************************/
void LCD_P16x16Ch(unsigned char x,unsigned char  y,unsigned char  N)
{
      unsigned char wm=0;
      unsigned int adder=32*N;  //
      LCD_Set_Pos(x , y);
      for(wm = 0;wm < 16;wm++)  //
      {
            Write_IIC_Data(F16x16[adder]);
            adder += 1;
      }
      LCD_Set_Pos(x,y + 1);
      for(wm = 0;wm < 16;wm++) //
      {
            Write_IIC_Data(F16x16[adder]);
            adder += 1;
      }
}
/***********功能描述：显示显示BMP图片128×64起始点坐标(x,y),x的范围0～127，y为页的范围0～7*****************/
void Draw_BMP(unsigned char x0,unsigned char  y0,unsigned char x1,unsigned char  y1,unsigned char BMP[])
{
      unsigned int j=0;
      unsigned char x,y;

      if(y1%8==0) y=y1/8;
      else y=y1/8+1;
      for(y=y0;y<y1;y++)
      {
            LCD_Set_Pos(x0,y);
         for(x=x0;x<x1;x++)
               {
                     Write_IIC_Data(BMP[j++]);
               }
      }
}

IIC.h
#ifndef __DSIIC_H
#define __DSIIC_H

#include <stm32f10x.h>
#include "stm32f10x_i2c.h"
#include "delay.h"
#include "public.h"

/***************************************IO方向设置**********************************************/
#define DS_SDA_IN()  {GPIOA->CRH&=0XFFFFFF0F;GPIOA->CRH|=8<<4;}  //PA9
#define DS_SDA_OUT() {GPIOA->CRH&=0XFFFFFF0F;GPIOA->CRH|=2<<4;}       //1 - 10MHZ  2 - 2MHZ  3- 50MHZ
/***************************************IO操作函数**********************************************/
#define DS_IIC_SCL PAout(10) //SCL
#define DS_IIC_SDA PAout(9)    //SDA
#define DS_READ_SDA PAin(9)    //输入SDA

#define DS_Write_ADD 0xD0          //DS3231地址+写操作
#define DS_Read_ADD 0xD1          //DS3231地址+读操作

extern unsigned char set_rtc_date[7];
extern unsigned char read_rtc_date[7];
/*************************************IIC所有操作函数*******************************************/
void DS_IIC_Init_Func(void);
void setsda(void);
void clrsda(void);
u8 BCD2HEX(u8 val);
u8 B_BCD(u8 val);
void delay(u16 us);
void Start(void);
void Stop(void);
void SendByte(u8 Dat);
u8 ReceiveByte(u8 b);
void I2cByteWrite(u8 device,u8 addr,u8 bytedata);
u8 I2cByteRead(u8 device,u8 addr);
void Readtime(void);
void ModifyTime(u8 yea,u8 mon,u8 da,u8 hou,u8 min,u8 sec);
void get_show_time(void);

#define SCL_H  PAout(10) = 1
#define SCL_L  PAout(10) = 0

#define SDA_H  PAout(9) = 1
#define SDA_L  PAout(9) = 0
#define SDA (GPIOA->IDR & 1<<9)
extern u8 year,month,date,hour,minute,second;
#endif

IIC.c

#include "DS_IIC.h"

void DS_IIC_Init_Func(void)
{
               GPIOA->CRH&=0xfffff00f;
               GPIOA->CRH|=0x00000220; //0x22000000; //SCK SDA
               delay_ms(100);

//                I2cByteWrite(0xD0,0x07,0x80); //为DS3231芯片闹钟1设置，通过SQW输出1HZ信号
//                I2cByteWrite(0xD0,0x08,0x80);
//                I2cByteWrite(0xD0,0x09,0x80);
//                I2cByteWrite(0xD0,0x0a,0x80);
//          I2cByteWrite(0xD0,0x0e,0x05);

               I2cByteWrite(0xD0,0x0e,0);
               I2cByteWrite(0xD0,0x0f,0);

               //ModifyTime(15,0x03,20,15,32,20);
}

/***********************************************************************************************
** 函数名称：setsda
** 输入参数：无
** 输出参数：无
** 功能描述：SDA输出
***********************************************************************************************/
void setsda(void) //DS_SDA_OUT
{
      GPIOA->CRH&=0XFFFFFF0F;
      GPIOA->CRH|=2<<4;
}

/***********************************************************************************************
** 函数名称：clrsda
** 输入参数：无
** 输出参数：无
** 功能描述：SDA输入
***********************************************************************************************/
void clrsda(void)//DS_SDA_IN
{
            GPIOA->CRH&= 0XFFFFFF0F;
            GPIOA->CRH|= 8<<4;
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：BCD2HEX
** 输入参数：val:BCD码数据
** 输出参数：十六进制数据
** 功能描述：将BCD码数据转换成十六进制数据
***********************************************************************************************/
u8 BCD2HEX(u8 val)
{
u8 i;
i= val&0x0f;
val >>= 4;
val &= 0x0f;
val *= 10;
i += val;

return i;
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：B_BCD
** 输入参数：val:十进制数据
** 输出参数：BCD码数据
** 功能描述：将十进制数据转换成BCD码数据
***********************************************************************************************/
u8 B_BCD(u8 val)
{
            u8 i,j,k;
            i=val/10;
            j=val%10;
            k=j+(i<<4);
            return k;
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：delay
** 输入参数：us:延时us时间
** 输出参数：无
** 功能描述：延时设定的时间
***********************************************************************************************/
void delay(u16 us)
{
            delay_us(us*7);
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：Start
** 输入参数：无
** 输出参数：无
** 功能描述：IIC开始条件
***********************************************************************************************/
void Start(void)
{
            SDA_H;
            delay(5);
            SCL_H;
            delay(5);
            SDA_L;
            delay(5);
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：Stop
** 输入参数：无
** 输出参数：无
** 功能描述：IIC结束条件
***********************************************************************************************/
void Stop(void)
{
            SDA_L;
            delay(5);
            SCL_H;
            delay(5);
            SDA_H;
            delay(5);
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：SendByte
** 输入参数：Dat:需发送的数据
** 输出参数：无
** 功能描述：发送一字节数据
***********************************************************************************************/
void SendByte(u8 Dat)
{
            u8 i=0;
            u8 T_Data=0;

            DS_SDA_OUT();
            SCL_L;
            delay(10);
            T_Data=Dat;
            for(i=0;i<8;i++)
            {
                        if(T_Data&0x80)
                              SDA_H;
                     else
                              SDA_L;
                     delay(5);
                     SCL_L;
                     delay(5);
                     SCL_H;
                     delay(5);
                     T_Data=T_Data<<1;
                     SCL_L;
      delay(5);
            }
            SDA_H;
            delay(5);
            SCL_L;
            delay(5);
            SCL_H;
            delay(5);
            SCL_L;
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：ReceiveByte
** 输入参数：b:是否产生应答  0-产生应答 1-不产生应答
** 输出参数：无
** 功能描述：接收一字节数据，并根据b决定是否发送应答信息。
***********************************************************************************************/
u8 ReceiveByte(u8 b)
{
            u8 i;
            u8 temp;
            u8 Dat=0;

            DS_SDA_IN();
            for(i=0;i<8;i++)
            {
                              SCL_H;
                              delay(5);

                              Dat=Dat<<1;
                              delay(5);
                              if(SDA)
                              {
                                             temp=1;
                              }
                              else
                              {
                                       temp=0;
                              }
                              if(temp)
                                             Dat|=0x01;
                              else
                                             Dat|=0x00;
                              delay(5);
                              SCL_L;
                              delay(5);
            }
            DS_SDA_OUT();
            if(b)
                              SDA_H;
            else
                              SDA_L;
            delay(5);
            SCL_H;
            delay(5);
            SCL_L;
            delay(5);
            SDA_H;
            delay(100);
            return Dat;
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：I2cByteWrite
** 输入参数：device:设备地址，0xd0; addr:寄存器地址 bytedata:寄存器地址中数据
** 输出参数：无
** 功能描述：向DS3231相关寄存器中写入设定数据
***********************************************************************************************/
void I2cByteWrite(u8 device,u8 addr,u8 bytedata)
{
            Start();
            delay(5);
            SendByte(device);
            delay(5);
            SendByte(addr);
            delay(5);
            SendByte(bytedata);
            delay(5);
            Stop();
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：I2cByteRead
** 输入参数：device:设备地址，0xd1; addr:寄存器地址
** 输出参数：无
** 功能描述：从DS3231相关寄存器中读取数据
***********************************************************************************************/
u8 I2cByteRead(u8 device,u8 addr)
{
            u8 Dat=0;

            Start();
            SendByte(device);
            delay(5);
            SendByte(addr);
            delay(5);
            Start();//Restart
            SendByte(0xd1);
            delay(5);
            Dat=ReceiveByte(1);
            Stop();
            return Dat;
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：Readtime
** 输入参数：无
** 输出参数：无
** 功能描述：从DS3231相关寄存器中读取时间数据
***********************************************************************************************/
void Readtime(void)
{
            year=I2cByteRead(0xd0,0x06);  //年
            month=I2cByteRead(0xd0,0x05); //月
            date=I2cByteRead(0xd0,0x04);  //日
            hour=I2cByteRead(0xd0,0x02);  //时
            minute=I2cByteRead(0xd0,0x01);//分
            second=I2cByteRead(0xd0,0x00);//秒
}
/***********************************************************************************************
** 函数名称：ModifyTime
** 输入参数：yea，mon，da，hou，min，sec分别代表：年，月，日，时，分，秒
** 输出参数：无
** 功能描述：修改DS3231相关寄存器中时间数据
***********************************************************************************************/
void ModifyTime(u8 yea,u8 mon,u8 da,u8 hou,u8 min,u8 sec)
{
            u8 temp=0;

            temp=B_BCD(yea);
            I2cByteWrite(0xD0,0x06,temp);

            temp=B_BCD(mon);
            I2cByteWrite(0xD0,0x05,temp);

            temp=B_BCD(da);
            I2cByteWrite(0xD0,0x04,temp);

            temp=B_BCD(hou);
            I2cByteWrite(0xD0,0x02,temp);

            temp=B_BCD(min);
            I2cByteWrite(0xD0,0x01,temp);

            temp=B_BCD(sec);
            I2cByteWrite(0xD0,0x00,temp);
}

/***********************************************************************************************
** 函数名称：get_show_time
** 输入参数：无
** 输出参数：无
** 功能描述：读取DS3231相关寄存器中时间数据
***********************************************************************************************/
void get_show_time(void)
{
            year=I2cByteRead(0xd0,0x06);
            year=BCD2HEX(year);

            month=I2cByteRead(0xd0,0x05);
            month=BCD2HEX(month);

            date=I2cByteRead(0xd0,0x04);
            date=BCD2HEX(date);

            hour=I2cByteRead(0xd0,0x02);
            hour&=0x3f;
            hour=BCD2HEX(hour);

            minute=I2cByteRead(0xd0,0x01);
            minute=BCD2HEX(minute);

            second=I2cByteRead(0xd0,0x00);
            second=BCD2HEX(second);
}
main.c

int main(void)
{
      delay_init(24);                                                 //延时初始化函数
      RCC_Configuration();
      SPI2_GPIO_Config();
      Alarm_GPIO_Config();
      NVIC_Configuration();
      OLED_Initial();
      DS_IIC_Init_Func();
      KEY_EXTI();
      while(1)
      {
            if(G_un8TestFlag)
            {
                     LED_1 = 1;
                     LED_2 = 1;
                     get_show_time();

                     G_un32WandRNum = date;
                     itoafunc(G_un32WandRNum);
                     LCD_P8x16Str(80,3,&NumStr[1]);
                     LCD_P8x16Str(68,3,":");

                     G_un32WandRNum = month;
                     itoafunc(G_un32WandRNum);
                     LCD_P8x16Str(52,3,&NumStr[1]);
                     LCD_P8x16Str(44,3,":");

                     G_un32WandRNum = year;
                     itoafunc(G_un32WandRNum);
                     LCD_P8x16Str(24,3,&NumStr[1]);

                     G_un32WandRNum = second;
                     itoafunc(G_un32WandRNum);
                     LCD_P8x16Str(80,6,&NumStr[1]);
                     LCD_P8x16Str(68,6,":");

                     G_un32WandRNum = minute;
                     itoafunc(G_un32WandRNum);
                     LCD_P8x16Str(52,6,&NumStr[1]);
                     LCD_P8x16Str(44,6,":");

                     G_un32WandRNum = hour;
                     itoafunc(G_un32WandRNum);
                     LCD_P8x16Str(24,6,&NumStr[1]);
            }
            else
            {
                     LED_1 = 0;
                     LED_2 = 0;

                     if(G_un32DelayTime == 100)
                              OLED_Initial();
                     G_un32DelayTime++;
                     LCD_P8x16Str(4,0,"RTC Testing...");

            }
            sleep(1);
      }
}

资料仅供同学学习使用