网站建设教程纯正苏州久远网络,商贸有限公司起名,网站统计工具有哪些,网站模板如何修改域名本章介绍 ESP32-S3 实时时钟#xff08;RTC#xff09;的使用#xff0c;实时时钟能为系统提供一个准确的时间#xff0c;即时系统复位或主电源断电#xff0c; RTC 依然能够运行#xff0c;因此 RTC 也经常用于各种低功耗场景。通过本章的学习#xff0c;将学习到 RTC … 本章介绍 ESP32-S3 实时时钟RTC的使用实时时钟能为系统提供一个准确的时间即时系统复位或主电源断电 RTC 依然能够运行因此 RTC 也经常用于各种低功耗场景。通过本章的学习将学习到 RTC 的使用。
本章分为如下几个小节
23.1 RTC 时钟简介
23.2 硬件设计
23.3 程序设计
23.4 下载验证23.1 RTC 时钟简介 SP32 的 RTC 并非传统独立的硬件外设而是通过芯片内部的系统时间功能结合特定的硬件时钟源来实现实时时钟功能。
1硬件时钟源ESP32 主要使用两种硬件时钟源来维持系统时间默认情况下是使用这两种定时器。下面将逐一介绍。RTC 定时器在深度睡眠模式及任何复位后除上电复位外均可保持系统时间。其精度取决于时钟源在睡眠模式下时间分辨率可达 6.667μs高分辨率定时器提供更高的时间精度分辨率 1μs时钟偏差通常小于 ±10ppm但在睡眠模式下及复位后不可用。2依赖软件与电源ESP32 的 RTC 需要软件配合读取和维护时间。更重要的是由于其 RTC 没有专用的后备电池引脚因此不支持掉电保存。一旦完全断电时间信息将会丢失。 下表总结了 ESP32 RTC 的主要特点、时钟源及其影响特性维度说明实现方式通过芯片内部系统时间功能实现而非独立硬件 RTC 外设 硬件时钟源RTC 定时器: 睡眠模式下及任何复位后(除上电复位)均可保持时间睡眠模式下分辨率 6.667μs 高分辨率定时器: 睡眠模式及复位后不可用但精度更高(分辨率1μs) 供电与保持无专用后备电池引脚不支持掉电保存完全断电后时间信息丢失 主要用途为深层睡眠和定时唤醒提供计时通过网络同步后可作为本地实时时钟 精度挑战可能存在误差如秒级别误差累积 建议定期通过网络同步如 SNTP进行校准 表23.1.1 ESP32 RTC 的主要特点、时钟源及其影响 注意事项断电时间丢失ESP32 的 RTC 无法在完全断电后保持时间。若需断电保持需考虑外置RTC 芯片如 DS3231或通过非易失存储如 NVS定期保存时间上电后读取恢复精度与定期同步内部 RTC 的精度可能受温度、电压等因素影响可能存在误差如有资料提及约每7.75小时可能有秒级误差。对于要求长时间准确计时的应用务必定期通过网络同步SNTP来校准时区处理处理时间时要注意时区。SNTP 获取的是 UTC 时间需要根据所在时区转换为本地时间。一些库如 ESP32Time允许在构造函数中设置时区偏移睡眠模式下的时间保持在深度睡眠模式下ESP32 的 RTC 定时器仍然可以工作因此可用于实现定时唤醒。但唤醒后若需准确时间仍需评估累积误差或同步。23.2 硬件设计23.2.1 例程功能1. 通过 LCD 实时显示 RTC 时间2. LED 闪烁指示程序正在运行
23.2.2 硬件资源1. LEDLED0 - IO12. XL9555IIC_SDA-IO41IIC_SCL-IO423. SPILCDCS-IO21SCK-IO12SDA-IO11DC-IO40在 P5 端口使用跳线帽将 IO_SET 和 LCD_DC 相连PWR- IO1_3XL9555RST- IO1_2XL95554. RTC23.2.3 原理图 本章实验使用的 RTC 为 ESP32-S3 的片上资源因此没有相应的连接原理图。23.3 程序设计23.3.1 程序流程图本实验的程序流程图图 23.3.1.1 RTC 实验程序流程图23.3.2 RTC 函数解析由于 ESP32 并未给出 RTC 相关的 API 函数因而笔者在设计例程时调用了 C 库中的一些函数来配置 RTC 时钟这些函数的描述及其作用如下
1获取当前时间该函数用于获取当前时间其函数原型如下所示
struct tm *localtime(const time_t *timer);该函数的形参描述如下表所示形参描述timer这是指向表示日历时间的 time_t 值的指针表 23.3.2.1 函数 localtime ()形参描述 返回值无。
2设置当前时间该函数用于设置当前时间其函数原型如下所示
int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz); 该函数的形参描述如下表所示形参描述tv设置当前时间结构体tz设置时区信息表 23.3.2.2 函数 settimeofday ()形参描述 返回值无。23.3.3 RTC 驱动解析在 IDF 版的 13_rtc 例程中作者在 13_rtc \components\BSP 路径下新增了一个 RTC 文件夹。分别用于存放 esp_rtc.c、 esp_rtc.h 两个文件。其中 esp_rtc.h 文件负责声明 RTC而esp_rtc.c 文件则实现了 RTC 的驱动代码。下面将解析这两个文件的实现内容。
1esp_rtc.h 文件
/* 时间结构体, 包括年月日周时分秒等信息 */
typedef struct
{uint8_t hour; /* 时 */uint8_t min; /* 分 */uint8_t sec; /* 秒 *//* 公历年月日周 */uint16_t year; /* 年 */uint8_t month; /* 月 */uint8_t date; /* 日 */uint8_t week; /* 周 */
} _calendar_obj;extern _calendar_obj calendar; /* 时间结构体 *//* 函数声明 */
void rtc_set_time(int year,int mon,int mday,int hour,int min,int sec); /* 设置时间 */
void rtc_get_time(void); /* 获取时间 */
uint8_t rtc_get_week(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day); /* 获取周几 */2esp_rtc.c 文件
_calendar_obj calendar; /* 时间结构体 *//*** brief RTC设置时间* param year :年* param mon :月* param mday :日* param hour :时* param min :分* param sec :秒* retval 无*/
void rtc_set_time(int year,int mon,int mday,int hour,int min,int sec)
{struct tm datetime;/* 设置时间 */datetime.tm_year year - 1900;datetime.tm_mon mon - 1;datetime.tm_mday mday;datetime.tm_hour hour;datetime.tm_min min;datetime.tm_sec sec;datetime.tm_isdst -1;/* 获取1970.1.1以来的总秒数 */time_t second mktime(datetime);struct timeval val { .tv_sec second, .tv_usec 0 };/* 设置当前时间 */settimeofday(val, NULL);
}/*** brief 获取当前的时间* param 无* retval 无*/
void rtc_get_time(void)
{struct tm *datetime;time_t second;/* 返回自(1970.1.1 00:00:00 UTC)经过的时间(秒) */time(second);datetime localtime(second);calendar.hour datetime-tm_hour; /* 时 */calendar.min datetime-tm_min; /* 分 */calendar.sec datetime-tm_sec; /* 秒 *//* 公历年月日周 */calendar.year datetime-tm_year 1900; /* 年 */calendar.month datetime-tm_mon 1; /* 月 */calendar.date datetime-tm_mday; /* 日 *//* 周 */calendar.week rtc_get_week(calendar.year, calendar.month, calendar.date);
}/*** brief 将年月日时分秒转换成秒钟数* note 输入公历日期得到星期(起始时间为: 公元0年3月1日开始, 输入往后的任何日期, 都可以获取正确的星期)* 使用 基姆拉尔森计算公式 计算, 原理说明见此贴:* https://www.cnblogs.com/fengbohello/p/3264300.html* param syear : 年份* param smon : 月份* param sday : 日期* retval 0, 星期天; 1 ~ 6: 星期一 ~ 星期六*/
uint8_t rtc_get_week(uint16_t year, uint8_t month, uint8_t day)
{uint8_t week 0;if (month 3){month 12;--year;}week (day 1 2 * month 3 * (month 1) / 5 year (year 2) - year / 100 year / 400) % 7;return week;
}23.3.4 CMakeLists.txt 文件 打开本实验 BSP 下的 CMakeLists.txt 文件其内容如下所示
set(src_dirsIICLCDLEDSPIRTCXL9555)set(include_dirsIICLCDLEDSPIRTCXL9555)set(requiresdrivernewlib)idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs} INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-errorformat-Wno-format)23.3.5 实验应用代码 打开 main/main.c 文件该文件定义了工程入口函数名为 app_main。该函数代码如下。
i2c_obj_t i2c0_master;/* 定义字符数组用于显示周 */
char* weekdays[]{Sunday,Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saterday};/*** brief 程序入口* param 无* retval 无*/
void app_main(void)
{esp_err_t ret;uint8_t tbuf[40];uint8_t t 0;ret nvs_flash_init(); /* 初始化NVS */if (ret ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND){ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());ret nvs_flash_init();}led_init(); /* 初始化LED */i2c0_master iic_init(I2C_NUM_0); /* 初始化IIC0 */spi2_init(); /* 初始化SPI2 */xl9555_init(i2c0_master); /* IO扩展芯片初始化 */lcd_init(); /* 初始化LCD */rtc_set_time(2023,8,26,00,00,00); /* 设置RTC时间 */lcd_show_string(10, 40, 240, 32, 32, ESP32,RED);lcd_show_string(10, 80, 240, 24, 24, RTC Test,RED);lcd_show_string(10, 110, 240, 16, 16, ATOMALIENTEK,RED);while (1){t;if ((t % 10) 0) /* 每100ms更新一次显示数据 */{rtc_get_time();sprintf((char *)tbuf, Time:%02d:%02d:%02d, calendar.hour, calendar.min, calendar.sec);printf(Time:%02d:%02d:%02d\r\n, calendar.hour, calendar.min, calendar.sec);lcd_show_string(10, 130, 210, 16, 16, (char *)tbuf,BLUE);sprintf((char *)tbuf, Date:%04d-%02d-%02d, calendar.year, calendar.month, calendar.date);printf(Date:%02d-%02d-%02d\r\n, calendar.year, calendar.month, calendar.date);lcd_show_string(10, 150, 210, 16, 16, (char *)tbuf,BLUE);sprintf((char *)tbuf, Week:%s, weekdays[calendar.week - 1]);lcd_show_string(10, 170, 210, 16, 16, (char *)tbuf,BLUE);}if ((t % 20) 0){LED_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED */}vTaskDelay(10);}
} 从上面的代码中可以看到在初始化完 RTC 后便每间隔 100 毫秒获取一次 RTC 的时间和日期并在 LCD 上进行显示。23.4 下载验证 在完成编译和烧录操作后可以看到LCD上实时地显示着RTC的时间并且可以看到LED在 RTC 周期性唤醒的驱动下以 0.5Hz 的频率闪烁着。图 23.3.1 SPI LCD 显示效果图
