IMX6ULL裸机-1-RTC定时器

1 引入RTC定时器

RTC定时器被叫做实时时钟（real time clock）。 CPU内部有很多定时器，像看门狗WDT，PWM定时器，高精度定时器Timer等等, 只在“启动”即“通电时”运行，断电时停止。当然，如果时钟不能连续跟踪时间，则必须手动设置。那么当关机后就没办法自动计数统计时间了。 定时器的本质就是计数器，有向上计数，也有向下计数。RTC有一个与主机单独分离的电源，如纽扣电池（备用电池），即使主机电源关闭，它也保持计数定时功能。这也是为什么我们手机关机后时间还能保持准确。再比如以前的老诺基亚手机，拆掉电池就时间不准了，因为rtc电源被切断了，无法在计数，RTC定时器的计数器会被清0，需要手动设置当前时间。 RTC一般都是用纽扣电池给外部晶振和电路供电。 !

2 RTC定时器原理

以IMX6U芯片的RTC定时器为例，I.MX6U 内部也有 个 RTC 模块，但是不叫作“RTC”，而是叫做“SNVS”。 RTC模块结构图如下：

SNVS 分为两个子模块：SNVS_HP 和 SNVS_LP，也就是高功耗域(SNVS_HP)和低功耗域(SNVS_LP)，这两个域的电源来源如下：

SNVS_LP：专用的 always-powered-on 电源域，系统主电源和备用电源都可以为其供电。
SNVS_HP：系统(芯片)电源。

系统主电源断电以后 SNVS_HP 也会断电，但是在备用电源支持下，SNVS_LP 是不会断电的，而且 SNVS_LP 是和芯片复位隔离开的，因此 SNVS_LP 相关的寄存器的值会一直保存着, 也就是low Power Domain是不受系统电源影响。 上图各个序号含义如下： ①、VDD_HIGH_IN 是系统(芯片)主电源，这个电源会同时供给给 SNVS_HP 和 SNVS_LP。 ②、VDD_SNVS_IN 是纽扣电池供电的电源，这个电源只会供给给 SNVS_LP，保证在系统主电源 VDD_HIGH_IN 掉电以后 SNVS_LP 会继续运行。 ③、SNVS_HP 部分。 ④、SNVS_LP 部分，此部分有个 SRTC，这个就是要使用的 RTC。 SRTC 需要外界提供一个 32.768KHz 的时钟，I.MX6U-ALPHA 核心板上的 32.768KHz 的晶振就是提供这个时钟的。

3 RTC定时器寄存器

SNVS_SRTCMR[14:0]代表SRTC计数器的高15位 SNVS_SRTCLR[31:15]代表SRTC计数器的低17位 注意：是以 1970 年 1 月 1 日0点0分0秒为起点，加上经过的总秒数即可得到现在的时间点。 SNVS_HPCOMR[31], NPSWA_EN位，非特权软件访问控制位，如果非特权软件要访问 SNVS 的话此位必须为 1。 SNVS_LPCR[0], SRTC_ENV位，使能 STC 计数器。

4 RTC裸机源码展示

NXP 官方 SDK 包是针对 I.MX6ULL 编写的，因此文件 MCIMX6Y2.h中的结构体 SNVS_Type 里面的寄存器是不全的，我们需要在其中加入本章实验所需要的寄存器，修改 SNVS_Type 为如下所示：

/*!

 * @addtogroup SNVS_Peripheral_Access_Layer SNVS Peripheral Access Layer

 * @{

 */

/** SNVS - Register Layout Typedef */

/* zuozhongkai 2018/12/13 */

typedef struct {

  __IO uint32_t HPLR;                              /**< SNVS_HP Lock register, offset: 0x0 */

  __IO uint32_t HPCOMR;                            /**< SNVS_HP Command register, offset: 0x4 */

  __IO uint32_t HPCR;                              /**< SNVS_HP Control register, offset: 0x8 */

  __IO uint32_t HPSICR;                              /**< SNVS_HP Control register, offset: 0x8 */

  __IO uint32_t HPSVCR;   

  __IO uint32_t HPSR;   

  __IO uint32_t HPSVSR;

  __IO uint32_t HPHACIVR;

  __IO uint32_t HPHACR;

  __IO uint32_t HPRTCMR;

  __IO uint32_t HPRTCLR;

  __IO uint32_t HPTAMR;

  __IO uint32_t HPTALR;

  __IO uint32_t LPLR;

  __IO uint32_t LPCR;

  __IO uint32_t LPMKCR;

  __IO uint32_t LPSVCR;

  __IO uint32_t LPTGFCR;

  __IO uint32_t LPTDCR;

  __IO uint32_t LPSR;

  __IO uint32_t LPSRTCMR;

  __IO uint32_t LPSRTCLR;

  __IO uint32_t LPTAR;

  __IO uint32_t LPSMCMR;

  __IO uint32_t LPSMCLR;

}SNVS_Type;

bsp_rtc.h

#ifndef _BSP_RTC_H

#define _BSP_RTC_H

/***************************************************************

Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.

文件名 :    bsp_rtc.c

作者     : 左忠凯

版本     : V1.0

描述     : RTC驱动头文件。

其他     : 无

论坛     : www.wtmembed.com

日志     : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建

***************************************************************/

#include 'imx6ul.h'

/* 相关宏定义 */ 

#define SECONDS_IN_A_DAY        (86400) /* 一天86400秒         */

#define SECONDS_IN_A_HOUR       (3600)  /* 一个小时3600秒        */

#define SECONDS_IN_A_MINUTE     (60)    /* 一分钟60秒           */

#define DAYS_IN_A_YEAR          (365)   /* 一年365天           */

#define YEAR_RANGE_START        (1970)  /* 开始年份1970年        */

#define YEAR_RANGE_END          (2099)  /* 结束年份2099年        */

/* 时间日期结构体 */   

struct rtc_datetime

{

    unsigned short year;  /* 范围为:1970 ~ 2099        */

    unsigned char month;  /* 范围为:1 ~ 12             */

    unsigned char day;    /* 范围为:1 ~ 31 (不同的月，天数不同).*/

    unsigned char hour;   /* 范围为:0 ~ 23             */

    unsigned char minute; /* 范围为:0 ~ 59             */

    unsigned char second; /* 范围为:0 ~ 59             */

};

/* 函数声明 */

void rtc_init(void);

void rtc_enable(void);

void rtc_disable(void);

unsigned int rtc_coverdate_to_seconds(struct rtc_datetime *datetime);

unsigned int rtc_getseconds(void);

void rtc_setdatetime(struct rtc_datetime *datetime);

void rtc_getdatetime(struct rtc_datetime *datetime);

#endif

bsp_rtc.c

/***************************************************************

Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.

文件名 :    bsp_rtc.c

作者     : 左忠凯

版本     : V1.0

描述     : RTC驱动文件。

其他     : 无

论坛     : www.wtmembed.com

日志     : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建

***************************************************************/

#include 'bsp_rtc.h'

#include 'stdio.h'

/* 

 * 描述:初始化RTC

 */

void rtc_init(void)

{

    /*

     * 设置HPCOMR寄存器

     * bit[31] 1 : 允许访问SNVS寄存器，一定要置1

     * bit[8]  1 : 此位置1，需要签署NDA协议才能看到此位的详细说明，

     *             这里不置1也没问题

     */

    SNVS->HPCOMR |= (1 << 31) | (1 << 8);

#if 0

    struct rtc_datetime rtcdate;

    rtcdate.year = 2018U;

    rtcdate.month = 12U;

    rtcdate.day = 13U;

    rtcdate.hour = 14U;

    rtcdate.minute = 52;

    rtcdate.second = 0;

    rtc_setDatetime(&rtcdate); //初始化时间和日期

#endif

    rtc_enable();   //使能RTC

}

/*

 * 描述: 开启RTC

 */

void rtc_enable(void)

{

    /*

     * LPCR寄存器bit0置1，使能RTC

     */

    SNVS->LPCR |= 1 << 0;   

    while(!(SNVS->LPCR & 0X01));//等待使能完成

}

/*

 * 描述: 关闭RTC

 */

void rtc_disable(void)

{

    /*

     * LPCR寄存器bit0置0，关闭RTC

     */

    SNVS->LPCR &= ~(1 << 0);    

    while(SNVS->LPCR & 0X01);//等待关闭完成

}

/*

 * @description : 判断指定年份是否为闰年，闰年条件如下:

 * @param - year: 要判断的年份

 * @return      : 1 是闰年，0 不是闰年

 */

unsigned char rtc_isleapyear(unsigned short year)

{   

    unsigned char value=0;

    if(year % 400 == 0)

        value = 1;

    else 

    {

        if((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0))

            value = 1;

        else 

            value = 0;

    }

    return value;

}

/*

 * @description     : 将时间转换为秒数

 * @param - datetime: 要转换日期和时间。

 * @return          : 转换后的秒数

 */

unsigned int rtc_coverdate_to_seconds(struct rtc_datetime *datetime)

{   

    unsigned short i = 0;

    unsigned int seconds = 0;

    unsigned int days = 0;

    unsigned short monthdays[] = {0U, 0U, 31U, 59U, 90U, 120U, 151U, 181U, 212U, 243U, 273U, 304U, 334U};

    for(i = 1970; i < datetime->year; i++)

    {

        days += DAYS_IN_A_YEAR;         /* 平年，每年365天 */

        if(rtc_isleapyear(i)) days += 1;/* 闰年多加一天       */

    }

    days += monthdays[datetime->month];

    if(rtc_isleapyear(i) && (datetime->month >= 3)) days += 1;/* 闰年，并且当前月份大于等于3月的话加一天 */

    days += datetime->day - 1;

    seconds = days * SECONDS_IN_A_DAY + 

                datetime->hour * SECONDS_IN_A_HOUR +

                datetime->minute * SECONDS_IN_A_MINUTE +

                datetime->second;

    return seconds; 

}

/*

 * @description     : 设置时间和日期

 * @param - datetime: 要设置的日期和时间

 * @return          : 无

 */

void rtc_setdatetime(struct rtc_datetime *datetime)

{

    unsigned int seconds = 0;

    unsigned int tmp = SNVS->LPCR; 

    rtc_disable();  /* 设置寄存器HPRTCMR和HPRTCLR的时候一定要先关闭RTC */

    /* 先将时间转换为秒         */

    seconds = rtc_coverdate_to_seconds(datetime);

    SNVS->LPSRTCMR = (unsigned int)(seconds >> 17); /* 设置高16位 */

    SNVS->LPSRTCLR = (unsigned int)(seconds << 15); /* 设置地16位 */

    /* 如果此前RTC是打开的在设置完RTC时间以后需要重新打开RTC */

    if (tmp & 0x1)

        rtc_enable();

}

/*

 * @description     : 将秒数转换为时间

 * @param - seconds : 要转换的秒数

 * @param - datetime: 转换后的日期和时间

 * @return          : 无

 */

void rtc_convertseconds_to_datetime(u64 seconds, struct rtc_datetime *datetime)

{

    u64 x;

    u64  secondsRemaining, days;

    unsigned short daysInYear;

    /* 每个月的天数       */

    unsigned char daysPerMonth[] = {0U, 31U, 28U, 31U, 30U, 31U, 30U, 31U, 31U, 30U, 31U, 30U, 31U};

    secondsRemaining = seconds; /* 剩余秒数初始化 */

    days = secondsRemaining / SECONDS_IN_A_DAY + 1;         /* 根据秒数计算天数,加1是当前天数 */