基于ARM的时钟+闹钟设计

1嵌入式系统课程设计报告基于ARM的时钟系统院系学生姓名专业应用电子技术班级指导教师完成时间2目录1引言12STM32单片机RTC介绍13总体设计框图24硬件电路241STM32芯片管脚介绍242STM32复位和时钟电路设计343闹钟提醒电路45程序流程图451主程序流程图452中断程序流程图66总结与体会6参考文献7附录83基于ARM的时钟系统摘要本设计选择STM32为核心控制元件，设计了用RTC定时器实现时钟的控制与设计，本设计能作为普通时钟用，而且能设置闹钟。程序使用C语言进行编程，能动态显示当前时间，包括时、分、秒，并且用串口助手显示。关键词STM32ARM时钟闹钟1引言随着科技的发展，嵌入式系统广泛应用于工业控制和商业管理领域，在多媒体手机、袖珍电脑，掌上电脑，车载导航器等方面的应用，更是极大地促进了嵌入式技术深入到生活和工作各个方面。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件及嵌入式软件系统组成。本文介绍基于STM32F103R6T6的嵌入式微处理器的电子时钟设计，并且在液晶上显示。2STM32单片机RTC介绍STM32的实时时钟（RTC）是一个独立的定时器。RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可以提供时钟日历的功能，修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。STM32F10X系列微控制器片上内置的RTC模块，主要特性如下（1）可编程的预分频系数，分频系数最高位220。（2）32位的可编程计数器，可用于长程时间段的测量。（3）两个单独的时钟用于APB1接口的PLCK1和RTC时钟（此时RTC时钟的频率必须小于PCLK1时钟的四分之一以上）。（4）可以选择一下三种RTC的时钟源HSE（HIGHSPEEDEXTERNAL）时钟除以128，即高速外部时钟，接石英/陶瓷谐振器，或者接外部时钟源，频率范围为416MHZ。LSI（LOWSPEEDINTERNAL）振荡器时钟，即低速内部时钟，频率为40KHZ。LSE（LOWSPEEDEXTERNAL）振荡器时钟，即低速外部时钟，接石英晶体，频率为32768KHZ。（5）2钟独立的复位类型APB1接口由系统复位。RTC核（预分频器、闹钟、计数器和分频器）只能由备份域复位。4（6）3个专门的可屏蔽中断闹钟中断，用来产生一个软件可编程的闹钟中断。秒中断，用来产生一个可编程的周期性中断信号（最长可达1S）。溢出中断，检测内部可编程计数器溢出并回转为0的状态。3总体设计框图本电路主要由3大部分电路组成ARM最小系统电路、时钟显示电路和闹钟警报电路（本设计用LED灯指示）。其中ATM最小系统主要由复位电路和时钟电路组成。在该设计中，闹钟提醒由LED灯代替，当闹钟时间到的话，LED灯亮，延时设定的时间后自动关闭。总体设计方框图，如图1所示。图1总体设计方框图4硬件电路该设计分为软件设计和硬件设计两大模块，硬件电路由ARM最小系统电路、时钟显示电路和闹钟提醒电路组成。41STM32芯片管脚介绍STM32F103R6T6管脚示意图，如图2所示。STM32液晶显示电路时钟电路复位电路闹铃提醒电路5PA014263789/JTMSWDIOCKL_NUBRVFE图2STM32F103R6T6管脚示意图42STM32复位和时钟电路设计此电路主要是复位电路和时钟电路两部分，其中复位电路采用按键手动复位和上电自动复位组合，电路如图2（右）所示其中7脚为STM32的复位端。时钟电路如图2（左）所示晶振采用的是8MHZ和32786KHZ，8MKZ分别接STM32的5脚和6脚，32786KHZ分别接STM32的3脚和4脚。PYGH位图3STM32复位和时钟电路643闹钟提醒电路本设计的闹钟提醒电路没有采用蜂鸣器，为了调试方便用实验板上的发光二极管LED1LED4指示，其与实验板对应接口为PC0PC3。电路如图4所示。30R79LED12VCP图4闹钟提醒电路5程序流程图51主程序流程图主程序流程图，如图5所示。7图5主程序流程图852中断程序流程图中断程序流程图，如图6所示。图6中断程序流程图6总结与体会通过这次时钟的设计，使我对ARM有了更深的理解。刚开始拿到题提目，我先是查找相关资料，从图书馆和网上找到相关的课题，参考借鉴别人的设计，从而理清我们设计的思路。此次作业设计大致可以分为两部分，电路图部分和程序编程部分，其中最有难度的是程序的编写与调试。在编写程序的过程中，我遇到了各种各样的问题，工程之间的结合，对于其中的错误怎样解决，需要配置什么，更改哪里等等。对于ARM我学的很浅，编程遇到问题不知道如何解决，我知道这个是我的弱点，但在这两周的课程设计中，用KEILUVISION4在ARM开发板上进行程序调试，遇到问题解决问题，在这个过程中我收获了不少。9参考文献1彭刚、秦志强等基于ARMCORTEXM3的STM32系列嵌入式微控制器应用实践M北京电子工业出版社2李宁基于MDK的STM32处理器开发应用M北京航空航天大学出版社，20083王永红、徐炜、赫立平STM32系列ARMCORTEXM3微控制器原理与实践M北京航空航天大学出版社，20084ARMLIMITEDCORTEXM3TECHNICALREFERENCEMANUALR2P0ARMDDI0037GWWWARMCOM20085WENKUBAIDUCOM/VIEW/AA526C81D4D8D15ABE234E54HTML10附录1总体电路图PA045263789/JTMSWDIOCKL_NUBRVFEPYGHOWER112串口助手演示效果3源程序/函数名NVIC_CONFIGURATION描述配置RTC秒中断的主中断优先级为1，次优先级为0输入无输出无调用外部调用/VOIDNVIC_CONFIGURATIONVOIDNVIC_INITTYPEDEFNVIC_INITSTRUCTURE/CONFIGUREONEBITFORPREEMPTIONPRIORITY/NVIC_PRIORITYGROUPCONFIGNVIC_PRIORITYGROUP_1/ENABLETHERTCINTERRUPT/NVIC_INITSTRUCTURENVIC_IRQCHANNELRTC_IRQNNVIC_INITSTRUCTURENVIC_IRQCHANNELPREEMPTIONPRIORITY112NVIC_INITSTRUCTURENVIC_IRQCHANNELSUBPRIORITY1NVIC_INITSTRUCTURENVIC_IRQCHANNELCMDENABLENVIC_INITNVIC_INITSTRUCTURENVIC_IRQCHANNELRTCALARM_IRQNNVIC_INITSTRUCTURENVIC_IRQCHANNELSUBPRIORITY0NVIC_INIT/函数名GPIO_CONFIGURATION描述配置GPIO输入无输出无调用外部调用/VOIDGPIO_CONFIGURATIONVOID/定义一个GPIO_INITTYPEDEF类型的结构体/GPIO_INITTYPEDEFGPIO_INITSTRUCTURE/开启GPIOC的外设时钟/RCC_APB2PERIPHCLOCKCMDRCC_APB2PERIPH_GPIOC,ENABLE/选择要控制的GPIOC引脚/GPIO_INITSTRUCTUREGPIO_PINGPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3/设置引脚模式为通用推挽输出/GPIO_INITSTRUCTUREGPIO_MODEGPIO_MODE_OUT_PP/设置引脚速率为50MHZ/GPIO_INITSTRUCTUREGPIO_SPEEDGPIO_SPEED_50MHZ/调用库函数，初始化GPIOC/GPIO_INITGPIOC,GPIO_SETBITSGPIOC,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3/函数名RTC_CONFIGURATION描述配置RTC输入无输出无调用外部调用/VOIDRTC_CONFIGURATIONVOID/ENABLEPWRANDBKPCLOCKS/13RCC_APB1PERIPHCLOCKCMDRCC_APB1PERIPH_PWR|RCC_APB1PERIPH_BKP,ENABLE/ALLOWACCESSTOBKPDOMAIN/PWR_BACKUPACCESSCMDENABLE/RESETBACKUPDOMAIN/BKP_DEINIT/ENABLELSE/RCC_LSECONFIGRCC_LSE_ON/WAITTILLLSEISREADY/WHILERCC_GETFLAGSTATUSRCC_FLAG_LSERDYRESET/SELECTLSEASRTCCLOCKSOURCE/RCC_RTCCLKCONFIGRCC_RTCCLKSOURCE_LSE/ENABLERTCCLOCK/RCC_RTCCLKCMDENABLE/WAITFORRTCREGISTERSSYNCHRONIZATION/RTC_WAITFORSYNCHRO/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/RTC_WAITFORLASTTASK/ENABLETHERTCSECOND/RTC_ITCONFIGRTC_IT_SEC,ENABLERTC_ITCONFIGRTC_IT_ALR,ENABLE/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/RTC_WAITFORLASTTASK/SETRTCPRESCALERSETRTCPERIODTO1SEC/RTC_SETPRESCALER32767/RTCPERIODRTCCLK/RTC_PR32768KHZ/327671/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/RTC_WAITFORLASTTASK/函数名TIME_REGULATE描述返回用户在超级终端中输入的时间值，并将值储存在RTC计数寄存器中。14输入无输出用户在超级终端中输入的时间值，单位为S调用内部调用/UINT32_TTIME_REGULATEVOIDUINT32_TTMP_HH0XFF,TMP_MM0XFF,TMP_SS0XFFPRINTF“RNTIMESETTINGS“PRINTF“RNPLEASESETHOURS“WHILETMP_HH0XFFTMP_HHUSART_SCANF23PRINTF“D“,TMP_HHPRINTF“RNPLEASESETMINUTES“WHILETMP_MM0XFFTMP_MMUSART_SCANF59PRINTF“D“,TMP_MMPRINTF“RNPLEASESETSECONDS“WHILETMP_SS0XFFTMP_SSUSART_SCANF59PRINTF“D“,TMP_SS/RETURNTHEVALUETOSTOREINRTCCOUNTERREGISTER/RETURNTMP_HH3600TMP_MM60TMP_SS/函数名TIME_ADJUST描述时间调节输入无输出无调用外部调用/VOIDTIME_ADJUSTVOID/UINT32_TAAAA/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/15RTC_WAITFORLASTTASK/AAAATIME_REGULATE/CHANGETHECURRENTTIME/RTC_SETCOUNTERTIME_REGULATERTC_SETALARMTIME_REGULATE/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/RTC_WAITFORLASTTASK/函数名TIME_DISPLAY描述显示当前时间值输入TIMEVARRTC计数值，单位为S输出无调用内部调用/VOIDTIME_DISPLAYUINT32_TTIMEVARUINT32_TTHH0,TMM0,TSS0/COMPUTEHOURS/THHTIMEVAR/3600/COMPUTEMINUTES/TMMTIMEVAR3600/60/COMPUTESECONDS/TSSTIMEVAR360060PRINTF“TIME02D02D02DR“,THH,TMM,TSS/函数名TIME_SHOW描述在超级终端中显示当前时间值输入无输出无调用外部调用/VOIDTIME_SHOWVOIDPRINTF“NR“/INFINITELOOP/16WHILE1/IF1SHASPAASED/IFTIMEDISPLAY1/DISPLAYCURRENTTIME/TIME_DISPLAYRTC_GETCOUNTERTIMEDISPLAY0/函数名USART_SCANF描述串口从超级终端中获取数值输入VALUE用户在超级终端中输入的数值输出无调用内部调用/UINT8_TUSART_SCANFUINT32_TVALUEUINT32_TINDEX0UINT32_TTMP20,0WHILEINDEX0X39PRINTF“NRPLEASEENTERVALIDNUMBERBETWEEN0AND9“INDEX/CALCULATETHECORRESPONDINGVALUE/INDEXTMP10X30TMP00X3010/CHECKS/IFINDEXVALUEPRINTF“NRPLEASEENTERVALIDNUMBERBETWEEN0ANDD“,VALUERETURN0XFF17RETURNINDEX/STM32F10XPERIPHERALSINTERRUPTHANDLERS/ADDHERETHEINTERRUPTHANDLERFORTHEUSEDPERIPHERALSPPP,FORTHE/AVAILABLEPERIPHERALINTERRUPTHANDLERSNAMEPLEASEREFERTOTHESTARTUP/FILESTARTUP_STM32F10X_XXS/BRIEFTHISFUNCTIONHANDLESRTCGLOBALINTERRUPTREQUESTPARAMNONERETVALNONE/VOIDRTC_IRQHANDLERVOIDIFRTC_GETITSTATUSRTC_IT_SECRESET/CLEARTHERTCSECONDINTERRUPT/RTC_CLEARITPENDINGBITRTC_IT_SEC/TOGGLEGPIO_LEDPIN6EACH1S/GPIO_WRITEBITGPIO_LED,GPIO_PIN_6,BITACTION1GPIO_READOUTPUTDATABITGPIO_LED,GPIO_PIN_6/ENABLETIMEUPDATE/TIMEDISPLAY1/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/RTC_WAITFORLASTTASK/RESETRTCCOUNTERWHENTIMEIS235959/IFRTC_GETCOUNTER0X00015180RTC_SETCOUNTER0X0/WAITUNTILLASTWRITEOPERATIONONRTCREGISTERSHASFINISHED/RTC_WAITFORLASTTASKIFRTC_GETITSTATUSRTC_IT_ALRRESETRTC_CLEARITPENDINGBITRTC_IT_ALRPRINTF“RNRTCALARMBEGIN“18GPIO_RESETBITSGPIOC,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3DELAY_NMS3000GPIO_SETBITSGPIOC,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3/函数名DELAY_NUSINT16描述微秒级延时N32767输入无输出无/VOIDDELAY_NUSU16NU16JWHILENJ8WHILEJ/函数名DELAY_NMSINT16描述毫秒级延时N32767输入无输出无/VOIDDELAY_NMSU16NWHILENDELAY_NUS1100/嵌入式系统课程设计报告文件名MAINC描述利用STM32的RTC实现一个简易的电子时钟。在串口助手中显示时间值。显示格式为TIMEXXXXXX时分秒，当时间计数为235959时将刷新为000000。19另外还能设置闹钟基于ARM的时钟系统/INTMAINVOID/CONFIGTHESYSCLOCKTO72M/SYSTEMINIT/USART1CONFIG/USART1_CONFIG/配置RTC秒中断优先级/NVIC_CONFIGURATIONPRINTF“RNTHISISARTCDEMORN“GPIO_CONFIGURATIONIFBKP_READBACKUPREGISTERBKP_DR10X5A5A/BACKUPDATAREGISTERVALUEISNOTCORRECTORNOTYETPROGRAMMEDWHENTHEFIRSTTIMETHEPROGRAMISEXECUTED/PRINTF“RNTHISISARTCDEMORN“PRINTF“RNNRTCNOTYETCONFIGURED“/RTCCONFIGURATION/RTC_CONFIGURATIONPRINTF“RNRTCCONFIGURED“/ADJUSTTIMEBYVALUESENTREDBYTHEUSERONTHEHYPERTERMINAL/TIME_ADJUSTBKP_WRITEBACKUPREGISTERBKP_DR1,0X5A5AELSE/CHECKIFTHEPOWERONRESETFLAGISSET/IFRCC_GETFLAGS