《DNK210使用指南 -SDK版 V1.0》第十五章RTC实验

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第十五章RTC实验

       本章将介绍Kendryte K210的RTC外设使用。通过本章的学习，读者将学习到SDK编程技术使用Kendryte K210的的RTC模块。
       本章分为如下几个小节：
       15.1 RTC介绍
       15.2 硬件设计
       15.3 程序设计
       15.4 运行验证

       15.1 RTC介绍
       Kendryte K210的RTC是用来计时的单元，在设置时间后具备计时功能：
       1. 可使用外部高频晶振进行计时
       2. 可配置外部晶振频率与分频
       3. 支持万年历配置，可配置的项目包含世纪、年、月、日、时、分、秒与星期
       4. 可按秒进行计时，并查询当前时刻
       5. 支持设置一组闹钟，可配置的项目包含年、月、日、时、分、秒，闹钟到达时触发中断
       6. 中断可配置，支持每日、每时、每分、每秒触发中断
       7. 可读出小于1秒的计数器计数值，最小刻度单位为外部晶振的单个周期
       8. 上电/复位后数据清零
       实时时钟（RTC）能为系统提供一个准确的时间，Kendryte K210的RTC模块功能强大，支持万年历配置、闹钟、时间中断，能够适用于多种场景。通过本章的学习，读者将学习到RTC的使用。
       Kendryte K210官方SDK提供了多个操作RTC模块的函数，这里我们只讲述本实验用到的函数，这些函数介绍如下：

       1，rtc_init函数
       该函数主要用于RTC初始化，如下代码所示：

1. int rtc_init(void)
   
2. {
   
3.     /* Reset RTC */
   
4.     sysctl_reset(SYSCTL_RESET_RTC);
   
5.     /* Enable RTC */
   
6.     sysctl_clock_enable(SYSCTL_CLOCK_RTC);
   
7.     /* Unprotect RTC */
   
8.     rtc_protect_set(0);
   
9.     /* Set RTC clock frequency */
   
10.     rtc_timer_set_clock_frequency(
    
11.         sysctl_clock_get_freq(SYSCTL_CLOCK_IN0));
    
12.     rtc_timer_set_clock_count_value(1);
    
13.     /* Set RTC mode to timer running mode */
    
14.     rtc_timer_set_mode(RTC_TIMER_RUNNING);
    
15.     return 0;
    
16. }

复制代码

       首先我们要重新复位RTC，然后使能系统RTC时钟，撤销RTC的保护，让RTC能重新配置，为了保证RTC计时准确，我们需要根据系统时钟重新配置RTC时钟，最后配置RTC进入计时模式，RTC配置成功后该函数返回0，反之返回1。这里需要注意的是：RTC模块需要使能PLL0，并且CPU频率要大于30MHz。

       2，rtc_timer_set函数
       该函数用于设置RTC的日期和时间，如下代码所示：

1. int rtc_timer_set(int year, int month, int day, int hour, int minute, int second);

复制代码

       Kendryte K210的RTC模块在上电/复位后数据会清零，所以我们每次启动RTC后要重新设置日期、时间数据，函数共有6个参数，参数分别对应年、月、日、小时、分钟和秒，设置成功函数返回0。

       3，rtc_timer_get函数
       该函数用来读取当前RTC的日期、时间数据，该函数原型及参数描述如下所示：

1. int rtc_timer_get(int *year, int *month, int *day, int *hour, int *minute, int *second);

复制代码

       函数共有6个参数，参数分别对应年、月、日、小时、分钟和秒，读取成功函数返回0，返回其他表示读取失败。

       15.2 硬件设计

       15.2.1 例程功能

       1.程序编译时将当前系统的日期、时间设置为RTC的日期、时间，之后每秒打印输出RTC的时间数据。

       15.2.2 硬件资源

       1.UARTHS（ISP）
              UARTHS_TX – IO5
              UARTHS_RX – IO4

       15.2.3 原理图
       本章实验内容，主要讲解RTC模块的使用，无需关注原理图。

       15.3 程序设计

       15.3.1 RTC获取系统时间驱动代码
       RTC获取系统时间源码包括两个文件：rtcdate.c和rtcdate.h， rtcdate.h文件只包含了函数的声明，我们这里介绍下函数参数的结构体rtc_date_time_t。

1. typedef struct _rtc_date_time
   
2. {
   
3.     uint32_t sec : 6;
   
4.     uint32_t min : 6;
   
5.     uint32_t hour : 5;
   
6.     uint32_t week : 3;
   
7.     uint32_t day : 5;
   
8.     uint32_t month : 4;
   
9.     uint16_t year;
   
10. } rtc_date_time_t;

复制代码

       可以看到，这个结构体是用于存放RTC的时间和日期的，我们设置RTC时间的时候可以直接使用该结构体的参数，下面的们介绍rtcdate.c文件的内容。

1. void get_compile_time(rtc_date_time_t *compile_time)
   
2. {
   
3.     const char date[12] = {__DATE__};
   
4.     const char time[9] = {__TIME__};
   
5.     uint8_t length;
   
6.     const char *ptr;
   
7.     char buffer[100];
   
8.     uint8_t month_index;
   
9.     const char *month_list[12] = {"Jan", "Feb", "Mar", "Apr", "May", "Jun", "Jul", "Aug", "Sep", "Oct", "Nov", "Dec"};
   
10. 
    
11.     if (compile_time == NULL)
    
12.     {
    
13.         return;
    
14.     }
    
15. 
    
16.     /* Set to default */
    
17.     compile_time->sec = 0;
    
18.     compile_time->min = 0;
    
19.     compile_time->hour = 0;
    
20.     compile_time->week = 6;
    
21.     compile_time->day = 1;
    
22.     compile_time->month = 1;
    
23.     compile_time->year = 2000;
    
24. 
    
25.     /* Month */
    
26.     ptr = find_field(date, ' ', 0);
    
27.     length = (uint8_t)(strchr(ptr, ' ') - ptr);
    
28.     strncpy(buffer, ptr, length);
    
29.     buffer[length] = '\0';
    
30.     for (month_index=0; month_index<sizeof(month_list)/sizeof(month_list[0]); month_index++)
    
31.     {
    
32.         if (strcmp(buffer, month_list[month_index]) == 0)
    
33.         {
    
34.             compile_time->month = month_index + 1;
    
35.         }
    
36.     }
    
37.    
    
38.     /* Day */
    
39.     ptr = find_field(date, ' ', 1);
    
40.     length = (uint8_t)(strchr(ptr, ' ') - ptr);
    
41.     strncpy(buffer, ptr, length);
    
42.     buffer[length] = '\0';
    
43.     compile_time->day = atoi(buffer);
    
44. 
    
45.     /* Year */
    
46.     ptr = find_field(date, ' ', 2);
    
47.     length = (uint8_t)(strchr(ptr, ' ') - ptr);
    
48.     strncpy(buffer, ptr, length);
    
49.     buffer[length] = '\0';
    
50.     compile_time->year = atoi(buffer);
    
51. 
    
52.     /* Hour */
    
53.     ptr = find_field(time, ':', 0);
    
54.     length = (uint8_t)(strchr(ptr, ':') - ptr);
    
55.     strncpy(buffer, ptr, length);
    
56.     buffer[length] = '\0';
    
57.     compile_time->hour = atoi(buffer);
    
58. 
    
59.     /* Minute */
    
60.     ptr = find_field(time, ':', 1);
    
61.     length = (uint8_t)(strchr(ptr, ':') - ptr);
    
62.     strncpy(buffer, ptr, length);
    
63.     buffer[length] = '\0';
    
64.     compile_time->min = atoi(buffer);
    
65. 
    
66.     /* Second */
    
67.     ptr = find_field(time, ':', 2);
    
68.     length = (uint8_t)(strchr(ptr, '\0') - ptr);
    
69.     strncpy(buffer, ptr, length);
    
70.     buffer[length] = '\0';
    
71.     compile_time->sec = atoi(buffer);
    
72. 
    
73.     /* Week */
    
74.     compile_time->week = rtc_get_wday(compile_time->year, compile_time->month, compile_time->day);
    
75. }

复制代码

       首先我们介绍get_compile_time函数，函数主要功能就是获取系统时间，通过代码__DATE__和__TIME__就能读取到系统的日期和时间，这两个数据是以字符串的形式保存在数组中，我们不能直接使用，这时候就需要数据提取处理，接着我们对RTC的日期和时间结构体变量赋予一个默认值，完成后我们就对上面提取到的日期和时间数据处理了，在VSCode我们可以看到__DATE__和__TIME__这两个数据的宏定义分别为#define __DATE__ "Feb 21 2024"和#define __TIME__ "09:49:35"，我们就可以根据这两个字符串的格式提取所需数据，这里我们还需要用到另外一个函数，函数的原型如下：

1. /**
   
2. * @brief   查找字符串中第n个分隔符后的地址
   
3. * @param   string   :需要查找的字符串
   
4. * @param   interval :分隔符
   
5. * @param   index    :第n个分割符
   
6. * @retval  返回第n个分隔符后的地址
   
7. */
   
8. static const char *find_field(const char *string, const char interval, uint8_t index)
   
9. {
   
10.     uint8_t index_loop = 0;
    
11.     const char *field = string;
    
12. 
    
13.     while (index_loop < index)
    
14.     {
    
15.         while (field[0] != interval)
    
16.         {
    
17.             field++;
    
18.         }
    
19.         while (field[0] == interval)
    
20.         {
    
21.             field++;       /* 偏移到分隔符地址后 */
    
22.         }
    
23.         index_loop++;
    
24.     }
    
25. 
    
26.     return field;
    
27. }

复制代码

       这个函数是根据我们日期和时间的数据格式编写的，比如日期数据中两个数据之间是以空格符号分隔，时间是以‘：’符号分隔，那我们就可以以这两个分隔符提取数据处理了，这里我们通过三个参数便可读取到字符串中第n个分隔符后的数据地址了，如日期第一个数据是月份，后面是空格符号，通过find_field(date, ' ', 0)这段代码是直接读取到日期数据的第一个字符的首地址（第三个参数为0地址未偏移直接跳出），接着我们用strchr函数读取下个空格符的位置，就能够确定月份这个数据的所占的字节数，进而提取到到月份的字符串数据，我们可以再稍微处理下再保存到RTC存储日期、时间数据的结构体变量中，其他几个数据读取方法都相似，这里不再叙述。

       15.3.2 main.c代码
       main.c中的代码如下所示：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     rtc_date_time_t time;
   
4.     int year;
   
5.     int month;
   
6.     int day;
   
7.     int hour;
   
8.     int minute;
   
9.     int second;
   
10.     int second_prev = 0;
    
11. 
    
12.     sysctl_pll_set_freq(SYSCTL_PLL0, 800000000); /* RTC模块需要开启PLL0，并且CPU频率要大于30MHz */
    
13. 
    
14.     get_compile_time(&time);    /* 获取系统时间 */
    
15.     rtc_init();
    
16.     rtc_timer_set(time.year, time.month, time.day, time.hour, time.min, time.sec);
    
17. 
    
18.     while (1)
    
19.     {
    
20.         msleep(100);
    
21.         rtc_timer_get(&year, &month, &day, &hour, &minute, &second);
    
22.         if (second_prev != second)
    
23.         {
    
24.             second_prev = second;
    
25.             printf("%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n", year, month, day, hour, minute, second);
    
26.         }
    
27.     }
    
28. }

复制代码

       我们先定义6个日期、时间数据变量，然后开启PLL0时钟。RTC模块要求开启PLL0时钟，并且CPU频率大于30MHz，通过get_compile_time函数读取系统时钟存放在结构体变量中，然后初始化RTC，设置RTC时间。
       最后在一个循环中每隔100毫秒读取一次RTC的实时时间，当秒钟变量second发生变化时，就通过串口打印输出RTC的日期、时间数据。

       15.4 运行验证
       将DNK210开发板连接到电脑主机，通过VSCode将固件烧录到开发板中，此时，我们打开“串口终端”查看输出的数据，如下图所示：。

图15.4.1 串口终端输出时间