Linux驱动之RTC子系统

Posted 2022-08-12 DS小龙哥

Linux 版本：linux3.5​

Linux下RTC时间的读写分析​

1.1.1 系统时间与RTC时间​

Linux系统下包含两个时间：系统时间和RTC时间。​

系统时间：是由主芯片的定时器进行维护的时间，一般情况下都会选择芯片上最高精度的定时器作为系统时间的定时基准，以避免在系统运行较长时间后出现大的时间偏移。特点是掉电后不保存。​

RTC时间：是指系统中包含的RTC芯片内部所维护的时间。RTC芯片都有电池+系统电源的双重供电机制，在系统正常工作时由系统供电，在系统掉电后由电池进行供电。因此系统电源掉电后RTC时间仍然能够正常运行。​

每次Linux系统启动后在启动过程中会检测和挂载RTC驱动，在挂载后会自动从RTC芯片中读取时间并设置到系统时间中去。此后如果没有显式的通过命令去控制RTC的读写操作，系统将不会再从RTC中去获取或者同步设置时间。​

linux命令中的date和time等命令都是用来设置系统时间的，而hwclock命令是用来设置和读写RTC时间的。​

1.1.2 获取系统的时间​

date​

示例：​

[root@XiaoLong /]# date​ Sat Apr 30 06:04:29 UTC 2016​ [root@xiaolong 2016-4-28]# date​ 2016年 04月 30日 星期六 14:00:39 CST​

1.1.3 查看命令使用帮助信息​

查看date帮助：​ [root@XiaoLong /]# date -help //嵌入式开发板​ [root@XiaoLong /]# man date //PClinux系统​

1.1.4 使用date查看与设置系统时间​

1. 命令格式：

date [参数]... [+格式]​

1. 命令功能：

date 可以用来显示或设定系统的日期与时间。​

1. 命令参数：

使用示例： date +%A​ 必要参数: ​ %H 小时(以00-23来表示)。 ​ %I 小时(以01-12来表示)。 ​ %K 小时(以0-23来表示)。 ​ %l 小时(以0-12来表示)。 ​ %M 分钟(以00-59来表示)。 ​ %P AM或PM。 ​ %r 时间(含时分秒，小时以12小时AM/PM来表示)。 ​ %s 总秒数。起算时间为1970-01-01 00:00:00 UTC。 ​ %S 秒(以本地的惯用法来表示)。 ​ %T 时间(含时分秒，小时以24小时制来表示)。 ​ %X 时间(以本地的惯用法来表示)。 ​ %Z 市区。 ​ %a 星期的缩写。 ​ %A 星期的完整名称。 ​ %b 月份英文名的缩写。 ​ %B 月份的完整英文名称。 ​ %c 日期与时间。只输入date指令也会显示同样的结果。 ​ %d 日期(以01-31来表示)。 ​ %D 日期(含年月日)。 ​ %j 该年中的第几天。 ​ %m 月份(以01-12来表示)。 ​ %U 该年中的周数。 ​ %w 该周的天数，0代表周日，1代表周一，异词类推。 ​ %x 日期(以本地的惯用法来表示)。 ​ %y 年份(以00-99来表示)。 ​ %Y 年份(以四位数来表示)。 ​ %n 在显示时，插入新的一行。 ​ %t 在显示时，插入tab。 ​ MM 月份(必要) ​ DD 日期(必要) ​ hh 小时(必要) ​ mm 分钟(必要)​ ss 秒(选择性) ​ 选择参数:​ -d<字符串> 显示字符串所指的日期与时间。字符串前后必须加上双引号。 ​ -s<字符串> 根据字符串来设置日期与时间。字符串前后必须加上双引号。 ​ -u 显示GMT。 ​ --help 在线帮助。 ​ --version 显示版本信息 ​

1. 使用说明：​

在显示方面，使用者可以设定欲显示的格式，格式设定为一个加号后接数个标记，其中可用的标记列表如下: % : 打印出 %：​

示例：date +%T​

%n : 下一行​ %t : 跳格​ %H : 小时(00..23)​ %I : 小时(01..12)​ %k : 小时(0..23)​ %l : 小时(1..12)​ %M : 分钟(00..59)​ %p : 显示本地 AM 或 PM​ %r : 直接显示时间 (12 小时制，格式为 hh:mm:ss [AP]M)​ %s : 从 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC 到目前为止的秒数​ %S : 秒(00..61)​ %T : 直接显示时间 (24 小时制)​ %X : 相当于 %H:%M:%S​ %Z : 显示时区 %a : 星期几 (Sun..Sat)​ %A : 星期几 (Sunday..Saturday)​ %b : 月份 (Jan..Dec)​ %B : 月份 (January..December)​ %c : 直接显示日期与时间​ %d : 日 (01..31)​ %D : 直接显示日期 (mm/dd/yy)​ %h : 同 %b​ %j : 一年中的第几天 (001..366)​ %m : 月份 (01..12)​ %U : 一年中的第几周 (00..53) (以 Sunday 为一周的第一天的情形)​ %w : 一周中的第几天 (0..6)​ %W : 一年中的第几周 (00..53) (以 Monday 为一周的第一天的情形)​ %x : 直接显示日期 (mm/dd/yy)​ %y : 年份的最后两位数字 (00.99)​ %Y : 完整年份 (0000..9999)​

1. 设定时间

date -s //设置当前时间，只有root权限才能设置，其他只能查看。​ date -s 20080523 //设置成20080523，这样会把具体时间设置成空00:00:00​ date -s 01:01:01 //设置具体时间，不会对日期做更改​ date -s ”01:01:01 2008-05-23″ //这样可以设置全部时间​ date -s ”01:01:01 20080523″ //这样可以设置全部时间​ date -s ”2008-05-23 01:01:01″ //这样可以设置全部时间​ date -s ”20080523 01:01:01″ //这样可以设置全部时间​

1. 加减：​

date +%Y%m%d //显示前天年月日​ date +%Y%m%d --date="+1 day" //显示前一天的日期​ date +%Y%m%d --date="-1 day" //显示后一天的日期​ date +%Y%m%d --date="-1 month" //显示上一月的日期​ date +%Y%m%d --date="+1 month" //显示下一月的日期​ date +%Y%m%d --date="-1 year" //显示前一年的日期​ date +%Y%m%d --date="+1 year" //显示下一年的日期​ 示例：​ [root@xiaolong tiny4412]# date +%Y%m%d --date="+1 year"​ 20170430​

1.1.5 系统时间设置与显示​

1.1.5.1 显示日期​

[root@XiaoLong /]# date +%c​ Sat Apr 30 06:20:27 2016​ [root@XiaoLong /]# date +%D​ 04/30/16​ [root@XiaoLong /]# date +%x​ 04/30/16​ [root@XiaoLong /]# date +%T​ 06:20:46​ [root@XiaoLong /]# date +%X​ 06:20:51​

1.1.5.2 设定日期时间​

[root@XiaoLong /]# date --date 14:40:00设置时间为14点40分00秒​ Sat Apr 30 14:40:00 UTC 2016​ [root@XiaoLong /]# date -s 23:27:00设置时间为23点27分00秒​ Sat Apr 30 23:27:00 UTC 2016​

1.1.5.3 开发板上的时间格式设置（busybox）​

[root@XiaoLong /]# date -r app // -r选项可以打印出指定文件的最后修改时间 ​ Fri Apr 29 05:17:34 UTC 2016​

[root@XiaoLong /]# date -d 23:39:00 //打印出指定格式时间（只是打印效果没有其他效果）​ Sat Apr 30 23:39:00 UTC 2016​

[root@XiaoLong /]# date -s 12:20:30 //设置系统时间为12点20分30秒​ Sat Apr 30 12:20:30 UTC 2016​

[root@XiaoLong /]# date -s 2016.04.30-23:20:10 //设置系统时间为2016年4月30日23点20分10秒​ Sat Apr 30 23:20:10 UTC 2016​

1.1.6 RTC时间的获取与设置​

1. 将RTC时间同步到系统时间

[root@XiaoLong /]# hwclock -s​

1. 获取显示RTC时间

[root@XiaoLong /]# hwclock -r​ Sun May 1 00:09:36 2016 0.000000 seconds​

1. 将系统时间同步到RTC

[root@XiaoLong /]# hwclock -w ​

为了在启动时自动执行RTC时间同步到系统时间，可以把hwclock -s命令加入到rc.local或者rcS文件中。​

1. 查看RTC的信息​

[root@XiaoLong /]# ​ [root@XiaoLong /]# cat /proc/driver/rtc​ rtc_time : 00:09:27​ rtc_date : 2016-05-01​ alrm_time : 23:24:07​ alrm_date : 2016-05-01​ alarm_IRQ : no​ alrm_pending : no​ update IRQ enabled : no​ periodic IRQ enabled : no​ periodic IRQ frequency : 1​ max user IRQ frequency : 32768​ 24hr : yes​ periodic_IRQ : no​

1.2 RTC驱动子系统分析​

内核RTC子系统参考代码：​

\\linux-3.5\\drivers\\rtc\\目录下全是RTC驱动示例代码​ 其中：rtc-s3c.c 是三星公司编写的RTC驱动​

1.2.1 RTC核心文件​

1. /drivers/rtc/class.c 这个文件向linux设备模型核心注册了一个类RTC，然后向驱动程序提供了注册/注销接口​
2. /drivers/rtc/rtc-dev.c 这个文件定义了基本的设备文件操作函数，如：open,read等​
3. /drivers/rtc/interface.c 顾名思义，这个文件主要提供了用户程序与RTC驱动的接口函数，用户程序一般通过ioctl与RTC驱动交互，这里定义了每个ioctl命令需要调用的函数​
4. /drivers/rtc/rtc-sysfs.c 与sysfs有关​
5. /drivers/rtc/rtc-proc.c 与proc文件系统有关​
6. /include/linux/rtc.h 定义了与RTC有关的数据结构​

1.2.2 基本数据结构​

这个结构是RTC驱动程序的基本数据结构，但是他不像其他核心的基本结构一样，驱动程序以他为参数调用注册函数注册到核心。这个结构是由注册函数返回给驱动程序的。​

struct rtc_device​ ​ struct device dev;​ struct module *owner;​ int id;​ char name[RTC_DEVICE_NAME_SIZE];​ const struct rtc_class_ops *ops;​ struct mutex ops_lock;​ struct cdev char_dev;​ unsigned long flags;​ unsigned long irq_data;​ spinlock_t irq_lock;​ wait_queue_head_t irq_queue;​ struct fasync_struct *async_queue;​ struct rtc_task *irq_task;​ spinlock_t irq_task_lock;​ int irq_freq;​ int max_user_freq;​ struct timerqueue_head timerqueue;​ struct rtc_timer aie_timer;​ struct rtc_timer uie_rtctimer;​ struct hrtimer pie_timer; /* sub second exp, so needs hrtimer */​ int pie_enabled;​ struct work_struct irqwork;​ /* Some hardware cant support UIE mode */​ int uie_unsupported;​ #ifdef CONFIG_RTC_INTF_DEV_UIE_EMUL​ struct work_struct uie_task;​ struct timer_list uie_timer;​ /* Those fields are protected by rtc->irq_lock */​ unsigned int oldsecs;​ unsigned int uie_irq_active:1;​ unsigned int stop_uie_polling:1;​ unsigned int uie_task_active:1;​ unsigned int uie_timer_active:1;​ #endif​ ;​

1.2.3 RTC实现的基本操作函数​

这个结构是RTC驱动程序要实现的基本操作函数，注意这里的操作不是文件操作。驱动程序通过初始化这样一个结构，将自己实现的函数与RTC核心联系起来。这里面的大部分函数都要驱动程序来实现。而且这些函数都是操作底层硬件的，属于最底层的函数。​

struct rtc_class_ops ​ int (*open)(struct device *);​ void (*release)(struct device *);​ int (*ioctl)(struct device *, unsigned int, unsigned long);​ int (*read_time)(struct device *, struct rtc_time *);​ int (*set_time)(struct device *, struct rtc_time *);​ int (*read_alarm)(struct device *, struct rtc_wkalrm *);​ int (*set_alarm)(struct device *, struct rtc_wkalrm *);以上是关于Linux驱动之RTC子系统的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 Linux驱动: rtc子系统 Linux驱动开发: Linux下RTC实时时钟驱动 Linux RTC 驱动实验 Linux驱动分析之SPI设备 Linux RTC驱动模型分析 Linux下RTC驱动开发(硬件采用DS1302)