Modern Embedded Recipes · 62/152

RTC 활용 — Calendar·Alarm·Wake-up Timer·Backup Domain

2026년 4월 14일 · Hawk · 4분 읽기

#한 줄 요약

“32.768 kHz crystal + 작은 코인 배터리 = 전원 꺼져도 시간 유지.” STM32 RTC는 calendar + alarm + tamper까지 한 peripheral에.

#어떤 상황에서 쓰나

데이터 로거의 timestamp, scheduling (특정 시각 wake-up), low-power 시계, security event timestamping. 전원이 꺼져도 코인 배터리로 RTC와 backup register 영역만 살려둠. 다음 power-on 시 현재 시각이 그대로.

이 글은 STM32F4 RTC로 LSE 32.768 kHz를 source로 calendar 동작, alarm 설정, tamper detection, sub-second resolution을 다룹니다.

#핵심 개념

#Clock source

1
LSE  32.768 kHz external crystal  → 정확 (±20 ppm), 표준 선택
2
LSI  32 kHz internal RC            → 부정확 (±10%), no crystal 필요
3
HSE/128 → less common

LSE는 VBAT으로 backup 가능. LSI는 main power 꺼지면 정지.

#BCD format

STM32 RTC는 BCD (Binary-Coded Decimal). 25 = 0x25 (not 0x19).

TR (Time Register):

[22
] HT (hour tens)
[19
] HU (hour units)
[14
] MNT
[11
] MNU
[6
] ST
[3
] SU

#Sub-second resolution

RTC는 PREDIV_S+1 단계로 1초를 나눔. PREDIV_S=255 → 1/256초 resolution.

1
LSE / (PREDIV_A+1) = 1 Hz internal counter
2
PREDIV_A=127, PREDIV_S=255:
3
   32768 / (127+1) / (255+1) = 1 Hz
4
   sub-second tick = 32768/128 = 256 Hz → 3.9 ms resolution

RTC->SSR이 PREDIV_S → 0으로 카운트다운. 시간 비교에 사용.

#Alarm A / Alarm B

두 개의 독립 alarm. 각각 date·hour·minute·second의 조합 매칭 시 IRQ. mask 비트로 특정 field만 일치시킬 수도.

1
Alarm A: 매일 09:00 → mask date, second
2
Alarm A: 매 시 30분  → mask date, hour, second
3
Alarm A: 매 초       → mask all + second match

#Tamper

Pin이 unexpected edge를 감지하면 backup register 자동 erase + IRQ. 보안 device에서 case open detection에 사용.

#코드 예제

#1. LSE 활성화 + RTC init

1
void rtc_init(void) {
2
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
3
    PWR->CR |= PWR_CR_DBP;                     // backup domain access
4

5
    if (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSEON)) {
6
        RCC->BDCR |= RCC_BDCR_LSEON;
7
        while (!(RCC->BDCR & RCC_BDCR_LSERDY));
8
    }
9

10
    RCC->BDCR |= (1u << 8);                    // RTC src = LSE
11
    RCC->BDCR |= RCC_BDCR_RTCEN;
12

13
    RTC->WPR = 0xCA; RTC->WPR = 0x53;          // unlock
14

15
    RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT;
16
    while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF));
17

18
    // PREDIV: 32768 / 128 / 256 = 1 Hz
19
    RTC->PRER = (127u << 16) | 255u;
20

21
    RTC->CR &= ~RTC_CR_FMT;                    // 24-hour mode
22

23
    // Set time: 2026-05-18 14:30:00
24
    RTC->TR = (1u << 20) | (4u << 16)          // 14
25
            | (3u << 12) | (0u << 8)           // 30
26
            | (0u << 4)  | (0u);               // 00
27
    RTC->DR = (2u << 20) | (6u << 16)          // year 26
28
            | (0u << 12) | (5u << 8)           // month 05
29
            | (4u << 13)                       // weekday Mon
30
            | (1u << 4) | (8u);                // day 18
31

32
    RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;
33
    RTC->WPR = 0xFF;                           // lock
34
}

#2. 시간 read / 시간 set

1
typedef struct {
2
    uint16_t year;
3
    uint8_t  month, day, hour, min, sec;
4
} datetime_t;
5

6
void rtc_read(datetime_t *t) {
7
    // Read TR first (DR follows automatically when SR is read)
8
    while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_RSF));
9
    uint32_t tr = RTC->TR;
10
    uint32_t dr = RTC->DR;
11

12
    t->hour  = ((tr >> 20) & 3)  * 10 + ((tr >> 16) & 0xF);
13
    t->min   = ((tr >> 12) & 7)  * 10 + ((tr >> 8)  & 0xF);
14
    t->sec   = ((tr >> 4)  & 7)  * 10 + ( tr        & 0xF);
15
    t->year  = ((dr >> 20) & 0xF)* 10 + ((dr >> 16) & 0xF) + 2000;
16
    t->month = ((dr >> 12) & 1)  * 10 + ((dr >> 8)  & 0xF);
17
    t->day   = ((dr >> 4)  & 3)  * 10 + ( dr        & 0xF);
18
}
19

20
void rtc_set(const datetime_t *t) {
21
    PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
22
    RTC->WPR = 0xCA; RTC->WPR = 0x53;
23
    RTC->ISR |= RTC_ISR_INIT;
24
    while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_INITF));
25

26
    int y = t->year - 2000;
27
    RTC->TR = ((t->hour / 10) << 20) | ((t->hour % 10) << 16)
28
            | ((t->min  / 10) << 12) | ((t->min  % 10) << 8)
29
            | ((t->sec  / 10) << 4)  |  (t->sec  % 10);
30
    RTC->DR = ((y       / 10) << 20) | ((y       % 10) << 16)
31
            | ((t->month/ 10) << 12) | ((t->month% 10) << 8)
32
            | ((t->day  / 10) << 4)  |  (t->day  % 10);
33

34
    RTC->ISR &= ~RTC_ISR_INIT;
35
    RTC->WPR = 0xFF;
36
}

#3. Alarm — 매분 0초

1
void alarm_init_each_min(void) {
2
    PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
3
    RTC->WPR = 0xCA; RTC->WPR = 0x53;
4

5
    RTC->CR &= ~RTC_CR_ALRAE;        // disable A
6
    while (!(RTC->ISR & RTC_ISR_ALRAWF));
7

8
    RTC->ALRMAR = RTC_ALRMAR_MSK4   // date don't care
9
                | RTC_ALRMAR_MSK3   // hour don't care
10
                | RTC_ALRMAR_MSK2   // minute don't care
11
                | (0 << 4) | 0;     // seconds = 00, second NOT masked
12

13
    RTC->CR |= RTC_CR_ALRAE | RTC_CR_ALRAIE;
14

15
    EXTI->IMR  |= (1u << 17);        // EXTI line 17 = RTC alarm
16
    EXTI->RTSR |= (1u << 17);
17
    NVIC_EnableIRQ(RTC_Alarm_IRQn);
18
    RTC->WPR = 0xFF;
19
}
20

21
void RTC_Alarm_IRQHandler(void) {
22
    EXTI->PR = (1u << 17);
23
    if (RTC->ISR & RTC_ISR_ALRAF) {
24
        RTC->ISR &= ~RTC_ISR_ALRAF;
25
        // 매분 0초에 호출됨
26
        on_minute_tick();
27
    }
28
}

#4. Sub-second 측정

1
uint32_t rtc_ms_in_second(void) {
2
    // PREDIV_S = 255, 1초 = 256 ticks
3
    uint32_t ss = RTC->SSR;
4
    return (255 - ss) * 1000 / 256;   // 0~999 ms
5
}
6

7
void timestamp_now(datetime_t *t, uint16_t *ms) {
8
    rtc_read(t);
9
    *ms = rtc_ms_in_second();
10
}

#5. Backup register

42개의 32-bit register가 VBAT으로 backup. boot flag, calibration value 저장에 적합.

1
RTC->BKP0R = 0xDEADBEEFu;   // boot magic
2
uint32_t boot_magic = RTC->BKP0R;
3

4
if (boot_magic == 0xDEADBEEFu) {
5
    // 정상 boot
6
} else {
7
    // 첫 boot 또는 power cut
8
    RTC->BKP0R = 0xDEADBEEFu;
9
    rtc_set_default_time();
10
}

#6. Tamper detection

1
void tamper_init(void) {
2
    PWR->CR |= PWR_CR_DBP;
3
    RTC->WPR = 0xCA; RTC->WPR = 0x53;
4

5
    RTC->TAFCR = RTC_TAFCR_TAMP1E      // tamper 1 enable
6
               | RTC_TAFCR_TAMPIE      // interrupt enable
7
               | RTC_TAFCR_TAMPTS;     // timestamp on tamper
8

9
    EXTI->IMR  |= (1u << 21);          // EXTI 21 = tamper
10
    EXTI->RTSR |= (1u << 21);
11
    NVIC_EnableIRQ(TAMP_STAMP_IRQn);
12
    RTC->WPR = 0xFF;
13
}
14

15
void TAMP_STAMP_IRQHandler(void) {
16
    EXTI->PR = (1u << 21);
17
    if (RTC->ISR & RTC_ISR_TAMP1F) {
18
        RTC->ISR &= ~RTC_ISR_TAMP1F;
19
        // backup register는 *자동 erase*
20
        log_tamper_event();
21
    }
22
}

#측정 / 동작 확인

1
while (1) {
2
    datetime_t t;
3
    uint16_t ms;
4
    timestamp_now(&t, &ms);
5
    printf("%04u-%02u-%02u %02u:%02u:%02u.%03u\n",
6
           t.year, t.month, t.day, t.hour, t.min, t.sec, ms);
7
    delay_ms(100);
8
}

1
2026-05-18 14:30:00.123
2
2026-05-18 14:30:00.225
3
2026-05-18 14:30:00.326
4
...
5
2026-05-18 14:30:01.001

시간이 1초씩 정확히 증가하고 sub-second가 잘 측정되면 정상.

VBAT test: power 끄고 1시간 후 다시 power on. 시간이 살아 있으면 success. 0:00

reset되면 VBAT 회로 점검.

#자주 보는 함정

⚠️ DBP bit 안 set

backup domain은 write protected. PWR->CR |= PWR_CR_DBP 누락하면 모든 register write 무시.

⚠️ WPR unlock 안 함

0xCA, 0x53 write 안 하면 RTC register read-only. 모든 write 함수 시작에.

⚠️ TR 읽고 DR 안 읽음

TR을 읽으면 shadow가 freeze. DR도 읽어야 다음 update가 풀림. 두 register 모두 읽기.

⚠️ INITF wait 빠뜨림

RTC->TR = ...을 INIT mode 진입 전에 하면 무시. always ISR.INIT set + wait INITF.

⚠️ Date weekday 잘못

DR의 WDU 필드 (day of week 1=Mon)가 잘못되면 일부 alarm match가 안 됨. 정확히 계산.

⚠️ Cold start 시 잘못된 시간

VBAT 없거나 첫 power-on은 시간이 임의 값. backup register magic으로 판단 후 default 또는 NTP·user input으로 set.

#정리

RTC source는 LSE 32.768 kHz crystal. VBAT backup으로 power-off 후에도 유지.
BCD format (TR/DR/ALRMAR), unlock sequence (WPR 0xCA 0x53).
PREDIV_S로 sub-second resolution. 1/256초 = 3.9 ms.
Alarm A/B는 mask 비트로 daily/hourly/minute 조합 가능.
Backup register 42개 + tamper detection으로 secure timestamping.

이것으로 Part 5 Peripheral 제어가 끝납니다. 다음 Part 6부터는 RTOS 실전 활용으로 넘어가, FreeRTOS·Zephyr·thread·queue·mutex·event group 등을 다룹니다.