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： 目 录1 引言12 stm32单片机rtc介绍13 总体设计框图24 硬件电路24.1 stm32芯片管脚介绍24.2 stm32复位和时钟电路设计34.3闹钟提醒电路45 程序流程图45.1 主程序流程图45.2 中断程序流程图66 总结与体会6参考文献：7附录：8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

2、用串口助手显示。关键词：stm32 arm 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。2 stm32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。stm3

3、2f10x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（high speed external）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（low speed internal）振荡器时钟，即低速内部时钟，频率为40khz。 lse（low speed ex

4、ternal）振荡器时钟，即低速外部时钟，接石英晶体，频率为32.768khz。（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。（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，

5、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。stm32液晶显示电路 复位电路 闹铃提醒电路 时钟电路图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。4.1 stm32芯片管脚介绍stm32f103r6t6管脚示意图，如图2所示。图2 stm32f103r6t6管脚示意图4.2 stm32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

6、32.786khz，8mkz分别接stm32的5脚和6脚，32.786khz分别接stm32的3脚和4脚。图3 stm32复位和时钟电路4.3 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。图4 闹钟提醒电路5 程序流程图5.1主程序流程图 主程序流程图，如图5所示。图5主程序流程图5.2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

7、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keil uvision4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。参考文献1 彭刚、秦志强等.基于arm cortex-m3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

8、用m.北京航空航天大学出版社，2008.3 王永红、徐炜、赫立平.stm32系列arm cortex-m3微控制器原理与实践m.北京航空航天大学出版社，2008.4 arm limited.cortex-m3 technical reference manual(r2p0). arm ddi 0037g 2008.5 附录1 总体电路图2 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 */void nvic_configuration(void

9、) nvic_inittypedef nvic_initstructure; /* configure one bit for preemption priority */ nvic_prioritygroupconfig(nvic_prioritygroup_1); /* enable the rtc interrupt */ nvic_initstructure.nvic_irqchannel = rtc_irqn; nvic_initstructure.nvic_irqchannelpreemptionpriority = 1; nvic_initstructure.nvic_irqch

10、annelsubpriority = 1; nvic_initstructure.nvic_irqchannelcmd = enable; nvic_init(&nvic_initstructure); nvic_initstructure.nvic_irqchannel = rtcalarm_irqn; nvic_initstructure.nvic_irqchannelsubpriority =0 ; nvic_init(&nvic_initstructure);/* * 函数名：gpio_configuration * 描述 ：配置gpio * 输入 ：无 * 输出 ：无 * 调用 ：外

11、部调用 */void gpio_configuration(void)/*定义一个gpio_inittypedef类型的结构体*/gpio_inittypedef gpio_initstructure;/*开启gpioc的外设时钟*/rcc_apb2periphclockcmd( rcc_apb2periph_gpioc, enable); /*选择要控制的gpioc引脚*/ gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_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_initstructure

12、.gpio_mode = gpio_mode_out_pp; /*设置引脚速率为50mhz */ gpio_initstructure.gpio_speed = gpio_speed_50mhz; /*调用库函数，初始化gpioc*/ gpio_init(gpioc, &gpio_initstructure);gpio_setbits(gpioc,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 */void rtc_co

13、nfiguration(void) /* enable pwr and bkp clocks */ rcc_apb1periphclockcmd(rcc_apb1periph_pwr | rcc_apb1periph_bkp, enable); /* allow access to bkp domain */ pwr_backupaccesscmd(enable); /* reset backup domain */ bkp_deinit(); /* enable lse */ rcc_lseconfig(rcc_lse_on); /* wait till lse is ready */ wh

14、ile (rcc_getflagstatus(rcc_flag_lserdy) = reset) /* select lse as rtc clock source */ rcc_rtcclkconfig(rcc_rtcclksource_lse); /* enable rtc clock */ rcc_rtcclkcmd(enable); /* wait for rtc registers synchronization */ rtc_waitforsynchro(); /* wait until last write operation on rtc registers has finis

15、hed */ rtc_waitforlasttask(); /* enable the rtc second */ rtc_itconfig(rtc_it_sec, enable); rtc_itconfig(rtc_it_alr, enable); /* wait until last write operation on rtc registers has finished */ rtc_waitforlasttask(); /* set rtc prescaler: set rtc period to 1sec */ rtc_setprescaler(32767); /* rtc per

16、iod = rtcclk/rtc_pr = (32.768 khz)/(32767+1) */ /* wait until last write operation on rtc registers has finished */ 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。 * 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_t time_regulate(void) uint32_t tmp_hh =

17、0xff, tmp_mm = 0xff, tmp_ss = 0xff; printf(rn=time settings=); printf(rn please set hours); while (tmp_hh = 0xff) tmp_hh = usart_scanf(23); printf(: %d, tmp_hh); printf(rn please set minutes); while (tmp_mm = 0xff) tmp_mm = usart_scanf(59); printf(: %d, tmp_mm); printf(rn please set seconds); while

18、(tmp_ss = 0xff) tmp_ss = usart_scanf(59); printf(: %d, tmp_ss); /* return the value to store in rtc counter register */ return(tmp_hh*3600 + tmp_mm*60 + tmp_ss);/* * 函数名：time_adjust * 描述 ：时间调节 * 输入 ：无 * 输出 ：无 * 调用 ：外部调用 */void time_adjust(void) /uint32_t aaaa; /* wait until last write operation on r

19、tc registers has finished */ rtc_waitforlasttask(); /aaaa=time_regulate(); /* change the current time */ rtc_setcounter(time_regulate(); rtc_setalarm( time_regulate(); /* wait until last write operation on rtc registers has finished */ rtc_waitforlasttask();/* * 函数名：time_display * 描述 ：显示当前时间值 * 输入 ：

20、-timevar rtc计数值，单位为 s * 输出 ：无 * 调用 ：内部调用 */void time_display(uint32_t timevar) uint32_t thh = 0, tmm = 0, tss = 0; /* compute hours */ thh = timevar / 3600; /* compute minutes */ tmm = (timevar % 3600) / 60; /* compute seconds */ tss = (timevar % 3600) % 60; printf( time: %0.2d:%0.2d:%0.2dr, thh, tm

21、m, 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 */ void time_show(void) printf(nr); /* infinite loop */ while (1) /* if 1s has paased */ if (timedisplay = 1) /* display current time */ time_display(rtc_getcounter(); timedisplay = 0; /* * 函数名：usart_scanf * 描述 ：串口从超级终端中获取数值 *

22、 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_t usart_scanf(uint32_t value) uint32_t index = 0; uint32_t tmp2 = 0, 0; while (index 2) /* loop until rxne = 1 */ while (usart_getflagstatus(usart1, usart_flag_rxne) = reset) tmpindex+ = (usart_receivedata(usart1);/ 从串口终端里面输进去的数是ascii码值 if (tmpi

23、ndex - 1 0x39) printf(nrplease enter valid number between 0 and 9); index-; /* calculate the corresponding value */ index = (tmp1 - 0x30) + (tmp0 - 0x30) * 10); /* checks */ if (index value) printf(nrplease enter valid number between 0 and %d, value); return 0xff; return index;/*/* stm32f10x periphe

24、rals interrupt handlers */* add here the interrupt handler for the used peripheral(s) (ppp), for the */* available peripheral interrupt handlers name please refer to the startup */* file (startup_stm32f10x_xx.s). */*/* * brief this function handles rtc global interrupt request. * param none * retval

25、 : none */void rtc_irqhandler(void) if (rtc_getitstatus(rtc_it_sec) != reset) /* clear the rtc second interrupt */ rtc_clearitpendingbit(rtc_it_sec); /* toggle gpio_led pin 6 each 1s */ /gpio_writebit(gpio_led, gpio_pin_6, (bitaction)(1 - gpio_readoutputdatabit(gpio_led, gpio_pin_6); /* enable time

26、update */ timedisplay = 1; /* wait until last write operation on rtc registers has finished */ rtc_waitforlasttask(); /* reset rtc counter when time is 23:59:59 */ if (rtc_getcounter() = 0x00015180) rtc_setcounter(0x0); /* wait until last write operation on rtc registers has finished */ rtc_waitforl

27、asttask(); if(rtc_getitstatus(rtc_it_alr)!=reset) rtc_clearitpendingbit(rtc_it_alr); printf(rn rtc alarm begin!); gpio_resetbits(gpioc,gpio_pin_0|gpio_pin_1|gpio_pin_2|gpio_pin_3); delay_nms(3000);gpio_setbits(gpioc,gpio_pin_0|gpio_pin_1|gpio_pin_2|gpio_pin_3); /* * 函数名：delay_nus(int16) * 描述 ：微秒级延时n

28、32767 * 输入 ：无 * 输出 ：无 */void delay_nus(u16 n)u16 j;while(n-)j=8;while(j-);/*/* * 函数名：delay_nms(int16) * 描述 ：毫秒级延时n32767 * 输入 ：无 * 输出 ：无 */void delay_nms(u16 n)while(n-)delay_nus(1100);/*嵌入式系统课程设计报告 * 文件名 ：main.c* 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 time: xx:xx:xx(时：分：秒)，当时间* 计数为：23：59：59

29、时将刷新为：00：00：00。 * 另外还能设置闹钟*基于arm的时钟系统*/int main(void) /* config the sysclock to 72m */ systeminit(); /* usart1 config */usart1_config();/* 配置rtc秒中断优先级 */nvic_configuration(); printf( rn this is a rtc demo. rn );gpio_configuration();if (bkp_readbackupregister(bkp_dr1) != 0x5a5a) /* backup data regist

30、er value is not correct or not yet programmed (when the first time the program is executed) */printf(rnthis is a rtc demo!rn); printf(rnn rtc not yet configured.); /* rtc configuration */ rtc_configuration(); printf(rn rtc configured.); /* adjust time by values entred by the user on the hyperterminal */ time_adjust(); bkp_writebackupregister(bkp_dr1, 0x5a5a); else /* check if the power on reset flag is set */ if (rcc_getflagstatus(rcc_flag_p