STM32CubeMX教程11 RTC 实时时钟 - 入侵检测和时间戳

2024-01-10 09:55 由 OSnotes 发表于 #操作系统

使用STM32CubeMX软件配置STM32F407开发板RTC实现入侵检测和时间戳功能，具体为周期唤醒回调中使用串口输出当前RTC时间，按键WK_UP存储当前RTC时间到备份寄存器，按键KEY_2从备份寄存器中读取上次存储的时间，按键KEY_1负责产生入侵事件

1、准备材料

开发板（正点原子stm32f407探索者开发板V2.4）
ST-LINK/V2驱动
STM32CubeMX软件（Version 6.10.0）
keil µVision5 IDE（MDK-Arm）
CH340G Windows系统驱动程序（CH341SER.EXE）
XCOM V2.6串口助手
杜邦线一根

2、实验目标

使用STM32CubeMX软件配置STM32F407开发板RTC实现入侵检测和时间戳功能，具体为周期唤醒回调中使用串口输出当前RTC时间，按键WK_UP存储当前RTC时间到备份寄存器，按键KEY_2从备份寄存器中读取上次存储的时间，按键KEY_1负责产生入侵事件

3、实验流程

3.0、前提知识

STM32F407的RTC上有两个入侵检测模块，但是笔者使用的LQFP144封装的STM32F407ZGT6只有一个入侵检测模块，只有一个入侵检测模块的STM32F407单片机是利用RTC_AF1（PC13）引脚来进行触发的，和按键外部中断类似，如果设置入侵检测触发为低电平触发，那么当PC13为低电平时就会进入Tampere1事件回调函数，当发生入侵事件时，RTC的20个备份寄存器中的值会全部丢失

由于开发板上PC13引脚并没有按键控制，不方便实现其电平的翻转变化操作，因此本实验需要一根杜邦线，将按键KEY_1所使用的PE3引脚与PC13引脚短接，相当于使用按键KEY_1来间接控制PC13的电平变化，如下图所示，当按键KEY_1松开时，此时PE3/PC13状态应该由外部上/下拉决定，而当按键KEY_1按下时，PE3/PC13的状态应该为低电平，通过设置PC13外部上拉，就可以实现KEY_1按键松开时为高电平，按下为低电平

3.1、CubeMX相关配置

请阅读“STM32CubeMX教程10 RTC 实时时钟 - 周期唤醒、闹钟A/B事件和备份寄存器”实验3.1.1小节配置RCC和SYS

3.1.1、时钟树配置

系统时钟树配置与上一实验一致，均设置为STM32F407总线能达到的最高时钟频率，配置LSE，RTC时钟频率为32.768kHz，具体如下图所示

3.1.2、外设参数配置

本实验需要需要初始化USART1作为输出信息渠道，具体配置步骤请阅读“STM32CubeMX教程9 USART/UART 异步通信”

单击Pinout & Configuration页面左边Timers/RTC，并在页面中间激活日历，周期唤醒WakeUp采用内部模式，勾选入侵检测1将其输入复用到引脚RTC_AF1（PC13），则此后PC13引脚便作为入侵检测引脚，具体配置如下图所示

与上一小节实验类似，需要配置RTC通用参数、日历日期时间、周期唤醒参数和入侵检测参数

① 滤波设置中，如果不滤波则入侵检测的触发方式只能选择边沿触发，而如果选择滤波，则触发方式只能选择电平触发，这里由于使用的机械按键存在抖动，因此对输入滤波

② 入侵引脚是否上拉设置中，如上述3.0小节所述，我们需要PE3/PC13外部上拉才能实现目标，因此此处选择上拉

③ 保存了入侵时间戳就可以在Tampere1事件回调函数中使用HAL_RTCEx_GetTimeStamp获取入侵时间戳

④ 入侵检测触发方式设置中，由于按键按下为低电平，因此这里选择低电平

3.1.3、外设中断配置

在Pinout & Configuration页面左边System Core/NVIC中勾选入侵检测及周期唤醒中断，然后选择合适的中断优先级即可

3.2、生成代码

请先阅读“STM32CubeMX教程1 工程建立”实验3.4.3小节配置Project Manager

单击页面右上角GENERATE CODE生成工程

3.2.1、外设初始化调用流程

与上一小节RTC初始化函数MX_RTC_Init对比，可以发现本小节的初始化函数中减少了闹钟A/B的初始化，但是新增加了入侵检测的初始化，如下图所示，也即我们在CubeMX中设置的参数，类似的中断相关的初始化设置仍然在HAL_RTC_MspInit函数中

3.2.2、外设中断调用流程

在CubeMX中勾选RTC入侵检测启动中断后，在stm32f4xx_it.c中均会生成对应的中断服务函数TAMP_STAMP_IRQHandler()

在该TAMP_STAMP_IRQHandler()中断服务函数中调用了HAL库HAL_RTCEx_TamperTimeStampIRQHandler()函数统一处理时间戳/入侵事件

最终根据发生的事件来源调用了时间戳事件回调函数HAL_RTCEx_TimeStampEventCallback()、入侵检测1事件回调函数HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback()和入侵检测2事件HAL_RTCEx_Tamper2EventCallback()

具体流程如下图所示

3.2.3、添加其他必要代码

由于无入侵检测2，笔者这里只实现了入侵检测1事件回调函数HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)，将其实现在了rtc.c中，另外周期唤醒回调函数内容与上一小结内容一致，这里不再赘述，入侵检测1事件回调函数具体代码如下图所示

源代码如下

/*Tampere1事件回调函数*/
void HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
    RTC_TimeTypeDef sTime;
    RTC_DateTypeDef sDate;
    if(HAL_RTCEx_GetTimeStamp(hrtc, &sTime, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK)
    {
        char str[24];
        sprintf(str,"TimeStamp = %2d:%2d:%2d\r\n",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
        printf("Tampere1 Event Happend, %s", str);
    }
    HAL_GPIO_TogglePin(GREEN_LED_GPIO_Port,GREEN_LED_Pin);
}

经过了上述的过程之后目前还缺少两个操作，利用按键WK_UP存储当前RTC时间到备份寄存器，按键KEY_2从备份寄存器中读取上次存储的时间，其代码实现在了主函数主循环中，简单采用轮询的方式处理按键，如下图所示

源代码如下


/*按下WK_UP按键将当前时间存储到备份寄存器*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port,WK_UP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
{
    HAL_Delay(50);
    if(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port,WK_UP_Pin) == GPIO_PIN_SET)
    {
        RTC_TimeTypeDef sTime;
        RTC_DateTypeDef sDate;
        if(HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime,  RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK)
        {
            HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate,  RTC_FORMAT_BIN);
            HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR2, sTime.Hours);
            HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR3, sTime.Minutes);
            HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR4, sTime.Seconds);
            char timeStr[30];
            sprintf(timeStr,"%2d:%2d:%2d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds);
            printf("Store %s to the backup register\r\n", timeStr);
            while(HAL_GPIO_ReadPin(WK_UP_GPIO_Port,WK_UP_Pin));
        }
    }
}

/*按下KEY2按键将存储到备份寄存器的时间利用串口输出*/
if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_2_GPIO_Port,KEY_2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
    HAL_Delay(50);
    if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_2_GPIO_Port,KEY_2_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
    {
        uint32_t  sHour,sMinute,sSecond;
        sHour = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2);	//Hour
        sMinute = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3);	//Minute
        sSecond = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR4);	//Second
        char timeStr[30];
        sprintf(timeStr,"%u:%u:%u",sHour,sMinute,sSecond);
        printf("Read out %s from the backup register\r\n", timeStr);
        while(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY_2_GPIO_Port,KEY_2_Pin));
    }
}

4、常用函数

/*时间戳回调函数*/
void HAL_RTCEx_TimeStampEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
 
/*Tampere1事件回调函数*/
void HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
 
/*Tampere2事件回调函数*/
void HAL_RTCEx_Tamper2EventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
 
/*获取RTC时间戳*/
HAL_StatusTypeDef HAL_RTCEx_GetTimeStamp(RTC_HandleTypeDef *hrtc, RTC_TimeTypeDef *sTimeStamp, RTC_DateTypeDef *sTimeStampDate, uint32_t Format)

5、烧录验证

5.1、具体步骤

“RTC Mode and Configuration中启用内部模式的WakeUp周期唤醒 -> 勾选入侵检测Tamper1 Routed to AF1 -> 配置合适的日历通用参数、日历日期时间、周期唤醒参数和入侵检测参数 -> NVIC中勾选RTC周期唤醒中断及RTC入侵检测中断，并选择合适的中断优先级 -> 在生成的工程代码中重新实现周期唤醒回调函数、Tampere1事件回调函数HAL_RTCEx_Tamper1EventCallback -> 添加必要的代码逻辑（具体看上述3.2）”

5.2、实验现象

烧录程序，利用杜邦线短接PE3和PC13，当开发板上电后，会在周期唤醒回调函数中不断地输出当前RTC的时间，另外开发板上的红色LED灯也会不断地闪烁，当按下开发板上的WK_UP按键之后会将当前RTC日历的时间存储到备份寄存器RTC_BKP_DR2~4中，按下开发板上的KEY_2按键可以从备份寄存器中将上次存储的时间读出来

然后当按下按键KEY_1的时候，会发生入侵事件，此时入侵被检测到，会触发Tampere1事件回调函数通过串口输出入侵事件的信息，并且如果再去通过KEY_2按键读取备份寄存器中存储的时间会发现由于入侵的发生，备份寄存器中的值已经被清空

上述整个流程串口输出信息如下图所示

6、奇怪的现象

有时候会出现写备份寄存器写不进去的情况，如果你也遇到了，可以尝试将开发板完全断电（电源线、USB串口和调试器接口），然后重新上电复位再向备份寄存器中写入试试

参考资料

STM32Cube高效开发教程（基础篇）

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