RTC (STM32)

(2015.9.23 作成)

　STM32の場合RTCはペリフェラルとして内部にあるため、特に何の準備もなく使用できると思います。

　ただVL Discoveryに使用されているF1シリーズはRTCの仕様が他のものと異なっており注意が必要です。詳しくはRTCのApplication note: AN3371を参照してください。F0~F4,L1まで微妙に進化し続けているので仕様が少しずつ違っています。

　ここではF3Discovery基板に使用されているF303xCとNucleoF401REに使用されているF401xEで使用できるクラスを公開しています。

RTC クロックについて

　STM32ではRTCペリフェラルに供給出来るクロック(RTC CLK)は３種類あり、このどれかに設定する必要があります。

	特徴
LSI	マイコン内部で生成するクロック。付加部品がなく使用できるので最も安価だが精度に難あり。 (F303xCの場合40±10kHz, F401xEの場合32±15kHz) VDDが切れれば停止する。
LSE	外部の水晶振動子32.768kHzで生成。 VDDが切れてもVbatに電力供給がされていればOK。このため電源を切ってもボタン電池だけでカレンダー機能を維持する使い方が出来る。
HSE	外部の水晶振動子(8MHz)を分周して使用。精度が高いのでDiscovery/NucleoではLSEがなければこれを使うべき VDDが切れれば停止する。

　もっとも望ましいものはLSEの使用だと思いますが、Discovery/Nucleo基板ではLSEが必ずしも載っていません。管理人の手元にある基板で確認したところ外部水晶振動子の搭載有無は以下のような状態でした。

	HSE	LSE
VL Discovery	○	○
F0 Discovery	×	×
F3 Discovery	×	×
Nucleo (MB1136 C-02)	×	○
Nucleo (MB1136 C-01)	×	×

　Nucleo基板の場合は基板に貼られているシールによって仕様の違いを見分けることが出来るようです。このような状況ですが、いずれの基板でもHSE/LSEをユーザーが追加できるようになっているので必要に応じて追加するようにすればよいと思います。

　LSEを選択する際にはSTマイクロさんのApplication Note AN2867: Oscillator design guideが参考になるかもしれません。

　またHSEが取り付けられていない基板が多いですが、ST-Link用のマイコンには水晶が取り付けられていると思います。デフォルトでこのクロックをバイパスするように設定されているので、これを利用するのがもっとも簡便だと思います。

RTC Clockの設定

　RTC CLK関連のブロック図をまとめると以下のようになります。

　上で説明したように３種類のクロックソースのどれかから入力されたクロックを /x, Asynchronous, Synchronousプリスケーラで調整してCalendarブロックへ1Hzが供給されるように設定します。

　実際に1Hzへ調整されたかはCalibration Outputで確認できます。ここで1Hzまたは512Hz出力という名前でOutputの出力元を選択するのですが、これは32.768kHzのLSEが取り付けられたときにこの出力になるという意味で実際にこの周波数で出力されるとは限りません。F3DiscoとNucleoF401の場合は以下の通りの出力になります。

	LSE	F3 Discovery		Nucleo F401RE
	LSE	HSE	LSI	HSE	LSI
Base Clk	32.768kHz	8MHz	40kHz	8MHz	32kHz
/x	-	32	-	25	-
PREDIV_A	127	124	124	127	127
PREDIV_S	255	1999	319	2499	249
f_{ck_apre}	256Hz	2kHz	320Hz	2.5kHz	250Hz
f_{ck_spre}	1Hz	1Hz	1Hz	1Hz	1Hz
512Hz Out	512Hz	4.098kHz	655.7Hz	5kHz	500Hz
1Hz Out	1Hz	7.81Hz	1.25Hz	9.765kHz	0.976Hz

関数リファレンス

　STM32版のRTCクラスではBaseクラスの関数に加え、以下の関数が利用可能です。実際のコードはこちらからダウンロード可能です。

コンストラクタ
プロトタイプ	Rtc(const Rtc_ClockSource &ClockSource);
戻り値	無し
引数	クロックソースを指定。以下のどれか Rtc_ClockSource_LSI Rtc_ClockSource_LSE Rtc_ClockSource_HSE
備考

Calibration Outputからクロックを出力する
プロトタイプ	void OutputEnable(const uint32_t &OutputFrequency)const
戻り値	無し
引数	Calibration Outputのソースを指定。以下のどちらか RTC_CALIBOUTPUT_1HZ RTC_CALIBOUTPUT_512HZ
備考

サンプルコード

　以下のコードをNucleoF401REに書き込むとキャラクタ液晶に日時を表示することが出来ます。キャラクタ液晶はこれを利用しました。

#include "DKS_Util_NucleoF401.h"
#include "DKS_RTC_NucleoF401.h"
#include "DKS_GPIO_NucleoF401.h"
#include "DKS_Wait_NucleoF401.h"
#include "DKS_HD44780.h"

int main(void)
{
        DKS::InitSystem();

        DKS::DigitalOut rs(GPIOB,GPIO_PIN_5);
        DKS::DigitalOut e(GPIOB,GPIO_PIN_4);
        DKS::DigitalOut db4(GPIOB,GPIO_PIN_10);
        DKS::DigitalOut db5(GPIOA,GPIO_PIN_8);
        DKS::DigitalOut db6(GPIOA,GPIO_PIN_9);
        DKS::DigitalOut db7(GPIOC,GPIO_PIN_7);
        DKS::Wait w(TIM9);
        DKS::HD44780 lcd(&rs, &e, &db4, &db5, &db6, &db7, &w);

        DKS::Rtc rtc(DKS::Rtc_ClockSource_LSI);
        rtc.OutputEnable(RTC_CALIBOUTPUT_512HZ);
        struct tm t;
        if (!rtc.isConfigured)
        {
                t.tm_year = 2015-1900;
                t.tm_mon = 9;
                t.tm_mday = 6;
                t.tm_wday = 0;  //Sunday
                t.tm_hour = 13;
                t.tm_min = 15;
                t.tm_sec = 30;
                rtc.settime(t);
        }

        while(1)
        {
                rtc.time(t);
                lcd.setCursor(0, 0);
                lcd.printf("%0.2d-%0.2d-%0.2d", 1900 + t.tm_year, t.tm_mon, t.tm_mday);
                lcd.setCursor(0, 1);
                lcd.printf("%0.2d:%0.2d:%0.2d",t.tm_hour, t.tm_min, t.tm_sec);
        }
}