在低功耗嵌入式系統(tǒng)中，定時(shí)喚醒執(zhí)行任務(wù)是一個(gè)常見需求，比如定時(shí)上傳數(shù)據(jù)、定時(shí)采集傳感器信息、定時(shí)進(jìn)入/退出低功耗模式等。STM32系列MCU內(nèi)置RTC模塊，不僅可提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘，還支持低功耗喚醒和帶日期的定時(shí)調(diào)度。

本文將基于STM32平臺，介紹如何構(gòu)建一個(gè)支持用戶可配置任務(wù) + RTC定時(shí)喚醒 + 靈活喚醒處理的“智能定時(shí)任務(wù)系統(tǒng)”。并通過完整的實(shí)例代碼進(jìn)行剖析，具有較強(qiáng)實(shí)用性。

一、核心需求分析

• 用戶配置任務(wù)：支持配置多個(gè)“何時(shí)執(zhí)行什么操作”的定時(shí)任務(wù)，任務(wù)存儲在Flash中。

• RTC定時(shí)喚醒：系統(tǒng)低功耗運(yùn)行，RTC定時(shí)器喚醒MCU按計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)。

• 喚醒后任務(wù)執(zhí)行：自動(dòng)加載任務(wù)表，匹配當(dāng)前時(shí)間，執(zhí)行對應(yīng)動(dòng)作。

• 任務(wù)自動(dòng)循環(huán)：支持按天/小時(shí)/分鐘循環(huán)任務(wù)。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

[ 配置接口 ]
     ↑[任務(wù)存儲區(qū)] ←→ [RTC管理模塊] ←→ [任務(wù)調(diào)度器] ←→ [用戶任務(wù)處理]
                            ↑                   [低功耗控制模塊]

三、RTC喚醒基礎(chǔ)配置

使用STM32的RTC + Alarm A功能，作為喚醒觸發(fā)源。

void RTC_AlarmAConfig(uint8_t hour, uint8_t min, uint8_t sec){
    RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0};

    sAlarm.AlarmTime.Hours   = hour;
    sAlarm.AlarmTime.Minutes = min;
    sAlarm.AlarmTime.Seconds = sec;
    sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY; // 只匹配時(shí)分秒
    sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;

    HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN);
}

喚醒中斷回調(diào)：

void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc){
    rtc_wakeup_flag = 1;
}

四、定時(shí)任務(wù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

定義任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持 Flash 存儲和用戶配置：

#define MAX_TASK_NUM 10typedef struct {
    uint8_t enable;    uint8_t hour;    uint8_t minute;    uint8_t repeat_day;   // 0x7F：每天，bit0=周日, bit1=周一...
    uint8_t task_id;      // 執(zhí)行的任務(wù)編號} rtc_task_t;rtc_task_t g_task_list[MAX_TASK_NUM];

五、用戶任務(wù)執(zhí)行處理

根據(jù)任務(wù) ID 執(zhí)行實(shí)際操作：

void execute_user_task(uint8_t task_id){    switch (task_id) {        case 0: toggle_led(); break;        case 1: collect_sensor(); break;        case 2: send_data(); break;        default: break;
    }
}

六、RTC時(shí)間匹配調(diào)度器

每次系統(tǒng)被喚醒時(shí)，匹配當(dāng)前 RTC 時(shí)間是否對應(yīng)一個(gè)任務(wù)：

void check_and_run_rtc_tasks(void){
    RTC_TimeTypeDef time;
    RTC_DateTypeDef date;
    HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &time, RTC_FORMAT_BIN);
    HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &date, RTC_FORMAT_BIN);

    uint8_t weekday_mask = 1 << date.WeekDay;

    for (int i = 0; i < MAX_TASK_NUM; i++) {
        if (!g_task_list[i].enable) continue;
        if (g_task_list[i].hour == time.Hours &&
            g_task_list[i].minute == time.Minutes) {
            if (g_task_list[i].repeat_day & weekday_mask) {
                execute_user_task(g_task_list[i].task_id);
            }
        }
    }}

七、低功耗進(jìn)入與喚醒流程

1. 設(shè)置最近的下次任務(wù)時(shí)間

每次執(zhí)行完任務(wù)后，根據(jù)任務(wù)表，找出最近的下一個(gè)任務(wù)時(shí)間點(diǎn)，并設(shè)置為 Alarm A：

void update_next_rtc_alarm(void){    // 簡單示例：找出第一個(gè)啟用任務(wù)作為下次 Alarm
    for (int i = 0; i < MAX_TASK_NUM; i++) {        if (g_task_list[i].enable) {
            RTC_AlarmAConfig(g_task_list[i].hour, g_task_list[i].minute, 0);            break;
        }
    }
}

可進(jìn)一步排序任務(wù)時(shí)間并計(jì)算最接近當(dāng)前時(shí)間的任務(wù)，提高效率。

2. 進(jìn)入低功耗模式

void enter_stop_mode(void)
{    HAL_SuspendTick();    HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);    HAL_ResumeTick();
}

喚醒后恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)鐘和功能：

void system_resume_from_stop(void){
    SystemClock_Config(); // 重新配置系統(tǒng)時(shí)鐘}

八、任務(wù)配置接口（可選）

通過串口或屏幕提供簡單配置接口：

// 示例：串口接收命令配置任務(wù)// 命令格式：TASK 1 08 30 7F 0// 含義：任務(wù)1，8:30，每天執(zhí)行，執(zhí)行任務(wù)編號0void parse_task_command(const char* cmd){    uint8_t idx, h, m, days, id;    if (sscanf(cmd, "TASK %hhu %hhu %hhu %hhx %hhu", &idx, &h, &m, &days, &id) == 5) {
        g_task_list[idx].enable = 1;
        g_task_list[idx].hour = h;
        g_task_list[idx].minute = m;
        g_task_list[idx].repeat_day = days;
        g_task_list[idx].task_id = id;        // 保存到Flash
        save_task_to_flash(g_task_list, sizeof(g_task_list));
    }
}

九、整體工作流程圖

上電 → 加載任務(wù) → 設(shè)置最近Alarm A → 進(jìn)入STOP模式
        ↑                             ↓
    Flash配置 ← 用戶設(shè)置 ← 串口/屏幕   ← RTC喚醒 → 執(zhí)行匹配任務(wù) → 更新Alarm → 進(jìn)入STOP

十、工程建議與總結(jié)

1. 任務(wù)存儲：使用內(nèi)部 Flash 或外部 EEPROM 保存任務(wù)表；

2. 時(shí)間邊界判斷：可引入“分鐘偏移判斷”，避免誤判；

3. 喚醒延遲容忍：可通過軟件 Timer 判斷是否錯(cuò)過喚醒時(shí)間；

4. 任務(wù)重復(fù)機(jī)制：可擴(kuò)展支持一次性/周期任務(wù)等多類型。

結(jié)語

結(jié)合STM32的RTC功能，我們可以構(gòu)建一個(gè)低功耗、高靈活性、可配置的定時(shí)任務(wù)系統(tǒng)，非常適用于IoT節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程采集設(shè)備、智能家電等場景。通過本文的接口定義、調(diào)度策略與實(shí)例演示，你可以輕松實(shí)現(xiàn)自己的RTC任務(wù)系統(tǒng)，并為后期擴(kuò)展（如OTA配置、LCD顯示）打下基礎(chǔ)。