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實(shí)時時鐘是個常用的外設(shè)，可以用來獲取年、月、日和時間等信息。目前大多數(shù)的芯片內(nèi)部都自帶了實(shí)時時鐘外設(shè)模塊。例如本實(shí)驗(yàn)所使用的I.MX6ULL芯片內(nèi)部SNVS就提供了RTC（實(shí)時計(jì)數(shù)器）功能。SNVS（安全的非易性存儲）里面主要是一些低功耗的外設(shè)，其可以在芯片掉電后由電池供電繼續(xù)運(yùn)行。RTC需要外接晶振來提供時鐘，本實(shí)驗(yàn)中I.MX6ULL芯片外接了一個32.768KHz的晶振，原理圖如下

1. Linux內(nèi)核RTC驅(qū)動簡介

RTC 設(shè)備驅(qū)動是一個標(biāo)準(zhǔn)的字符設(shè)備驅(qū)動，應(yīng)用程序通過open、release、read、write和ioctl等函數(shù)完成對 RTC 設(shè)備的操作

內(nèi)核將 RTC 設(shè)備抽象為rtc_device結(jié)構(gòu)體，RTC設(shè)備驅(qū)動就是申請并初始化rtc_device，最后將 rtc_device 注冊到Linux內(nèi)核里面，此結(jié)構(gòu)體定義在include/linux/rtc.h文件中

structrtc_device
{
structdevicedev;/*設(shè)備*/
structmodule*owner;

intid;/*ID*/
charname[RTC_DEVICE_NAME_SIZE];/*名字*/

conststructrtc_class_ops*ops;/*RTC設(shè)備底層操作函數(shù)*/
structmutexops_lock;

structcdevchar_dev;/*字符設(shè)備*/
unsignedlongflags;
......
......
};

結(jié)構(gòu)體中的ops成員變量是RTC設(shè)備的底層操作函數(shù)集合，是一個 rtc_class_ops 類型的指針變量，需要用戶根據(jù)所使用的RTC設(shè)備編寫的，此結(jié)構(gòu)體定義在include/linux/rtc.h 文件中，內(nèi)容如下

structrtc_class_ops{
int(*open)(structdevice*);
void(*release)(structdevice*);
int(*ioctl)(structdevice*,unsignedint,unsignedlong);
int(*read_time)(structdevice*,structrtc_time*);
int(*set_time)(structdevice*,structrtc_time*);
int(*read_alarm)(structdevice*,structrtc_wkalrm*);
int(*set_alarm)(structdevice*,structrtc_wkalrm*);
int(*proc)(structdevice*,structseq_file*);
int(*set_mmss64)(structdevice*,time64_tsecs);
int(*set_mmss)(structdevice*,unsignedlongsecs);
int(*read_callback)(structdevice*,intdata);
int(*alarm_irq_enable)(structdevice*,unsignedintenabled);
};

rtc_class_ops 是最底層的 RTC 設(shè)備操作函數(shù)，并不是提供給應(yīng)用層的。內(nèi)核提供了一個 RTC 通用字符設(shè)備驅(qū)動文件，文件名為 drivers/rtc/rtc-dev.c，理論提供了所有 RTC 設(shè)備共用的 file_operations 函數(shù)操作集，如下所示：

staticconststructfile_operationsrtc_dev_fops={
.owner=THIS_MODULE,
.llseek=no_llseek,
.read=rtc_dev_read,
.poll=rtc_dev_poll,
.unlocked_ioctl=rtc_dev_ioctl,
.open=rtc_dev_open,
.release=rtc_dev_release,
.fasync=rtc_dev_fasync,
};

應(yīng)用程序可以通過 ioctl 函數(shù)來設(shè)置/讀取時間、設(shè)置/讀取鬧鐘的操作，那么對應(yīng)的 rtc_dev_ioctl 函數(shù)就會執(zhí)行，rtc_dev_ioctl 最終會通過操作 rtc_class_ops 中的 read_time、 set_time 等函數(shù)來對具體 RTC 設(shè)備的讀寫操作。內(nèi)核中 RTC 驅(qū)動調(diào)用流程圖如下示

2.Linux內(nèi)核RTC驅(qū)動分析

一般情況下，半導(dǎo)體廠商都會編寫好內(nèi)部RTC驅(qū)動，無需我們自已動手編寫。但是有必要了解一下是如何編寫的

打開imx6ull.dtsi，然后找到 snvs_rtc 節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，如下所示：

snvs_rtc:snvs-rtc-lp{
compatible="fsl,sec-v4.0-mon-rtc-lp";
regmap=<&snvs>;
offset=<0x34>;
interrupts=19IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
20IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
};

根據(jù)compatible屬性值，在Linux源碼中搜索"fsl,sec-v4.0-mon-rtc-lp"符串，即可找到對應(yīng)的驅(qū)動文件drivers//rtc/rtc-snvs.c

staticconststructof_device_idsnvs_dt_ids[]={
{.compatible="fsl,sec-v4.0-mon-rtc-lp",},
{/*sentinel*/}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of,snvs_dt_ids);
staticstructplatform_driversnvs_rtc_driver={
.driver={
.name="snvs_rtc",
.pm=SNVS_RTC_PM_OPS,
.of_match_table=snvs_dt_ids,
},
.probe=snvs_rtc_probe,
};
module_platform_driver(snvs_rtc_driver);

可見這是一個標(biāo)準(zhǔn)的platform驅(qū)動，當(dāng)驅(qū)動和設(shè)備匹配以后snvs_rtc_probe函數(shù)就會執(zhí)行

staticintsnvs_rtc_probe(structplatform_device*pdev){
structsnvs_rtc_data*data;
structresource*res;
intret;
void__iomem*mmio;

data=devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(*data),GFP_KERNEL);
if(!data)
return-ENOMEM;

data->regmap=syscon_regmap_lookup_by_phandle(pdev->dev.of_node,"regmap");
if(IS_ERR(data->regmap)){
dev_warn(&pdev->dev,"snvsrtc:youuseolddtsfile,pleaseupdateit
");
//從設(shè)備樹中獲取RTC外設(shè)寄存器基地址
res=platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);
//內(nèi)存映射，獲得RTC外設(shè)寄存器物理基地址對應(yīng)的虛擬地址
mmio=devm_ioremap_resource(&pdev->dev,res);
if(IS_ERR(mmio))
returnPTR_ERR(mmio);
//采用regmap機(jī)制來讀寫RTC底層硬件寄存器
data->regmap=devm_regmap_init_mmio(&pdev->dev,mmio,&snvs_rtc_config);
}else{
data->offset=SNVS_LPREGISTER_OFFSET;
of_property_read_u32(pdev->dev.of_node,"offset",&data->offset);
}

if(!data->regmap){
dev_err(&pdev->dev,"Can'tfindsnvssyscon
");
return-ENODEV;
}
//從設(shè)備樹中獲取RTC的中斷號
data->irq=platform_get_irq(pdev,0);
if(data->irq0)
returndata->irq;
......

platform_set_drvdata(pdev,data);

//用regmap機(jī)制的regmap_write函數(shù)完成對寄存器進(jìn)行寫操作
regmap_write(data->regmap,data->offset+SNVS_LPPGDR,SNVS_LPPGDR_INIT);
//清除LPSR寄存器
regmap_write(data->regmap,data->offset+SNVS_LPSR,0xffffffff);
//使能RTC
snvs_rtc_enable(data,true);
device_init_wakeup(&pdev->dev,true);
//請求RTC中斷
ret=devm_request_irq(&pdev->dev,data->irq,
snvs_rtc_irq_handler,
IRQF_SHARED,"rtcalarm",&pdev->dev);
if(ret){
dev_err(&pdev->dev,"failedtorequestirq%d:%d
",data->irq,ret);
gotoerror_rtc_device_register;
}
//向系統(tǒng)注冊rtc_devcie
data->rtc=devm_rtc_device_register(&pdev->dev,pdev->name,&snvs_rtc_ops,THIS_MODULE);
if(IS_ERR(data->rtc)){
ret=PTR_ERR(data->rtc);
dev_err(&pdev->dev,"failedtoregisterrtc:%d
",ret);
gotoerror_rtc_device_register;
}

return0;

error_rtc_device_register:
if(data->clk)
clk_disable_unprepare(data->clk);
returnret;
}

RTC 底層驅(qū)動snvs_rtc_ops操作集包含了讀取/設(shè)置RTC時間，讀取/設(shè)置鬧鐘等函數(shù)。其內(nèi)容如下

staticconststructrtc_class_opssnvs_rtc_ops={
.read_time=snvs_rtc_read_time,
.set_time=snvs_rtc_set_time,
.read_alarm=snvs_rtc_read_alarm,
.set_alarm=snvs_rtc_set_alarm,
.alarm_irq_enable=snvs_rtc_alarm_irq_enable,
};

以 snvs_rtc_read_time 函數(shù)為例，介紹RTC底層操作函數(shù)該如何去編寫，該函數(shù)用于讀取RTC時間值

staticintsnvs_rtc_read_time(structdevice*dev,structrtc_time*tm){
structsnvs_rtc_data*data=dev_get_drvdata(dev);
//獲取RTC計(jì)數(shù)值，該值是秒數(shù)
unsignedlongtime=rtc_read_lp_counter(data);
//將獲取到的秒數(shù)轉(zhuǎn)換為時間值，也就是rtc_time結(jié)構(gòu)體類型
rtc_time_to_tm(time,tm);

return0;
}

rtc_time 結(jié)構(gòu)體定義如下：

structrtc_time{
inttm_sec;
inttm_min;
inttm_hour;
inttm_mday;
inttm_mon;
inttm_year;
inttm_wday;
inttm_yday;
inttm_isdst;
};

rtc_read_lp_counter 函數(shù)，此函數(shù)用于讀取 RTC 計(jì)數(shù)值，函數(shù)內(nèi)容如下

staticu32rtc_read_lp_counter(structsnvs_rtc_data*data){
u64read1,read2;
u32val;
//讀取RTC_LPSRTCMR和RTC_LPSRTCLR這兩個寄存器，得到RTC的計(jì)數(shù)值
do{
regmap_read(data->regmap,data->offset+SNVS_LPSRTCMR,&val);
read1=val;
read1<<=?32;
regmap_read(data->regmap,data->offset+SNVS_LPSRTCLR,&val);
read1|=val;
regmap_read(data->regmap,data->offset+SNVS_LPSRTCMR,&val);
read2=val;
read2<<=?32;
regmap_read(data->regmap,data->offset+SNVS_LPSRTCLR,&val);
read2|=val;
}while((read1>>CNTR_TO_SECS_SH)!=(read2>>CNTR_TO_SECS_SH));

/*Convert47-bitcounterto32-bitrawsecondcount*/
return(u32)(read1>>CNTR_TO_SECS_SH);
}

3. RTC時間相關(guān)設(shè)置

RTC 是用來計(jì)時的，最基本的就是查看時間，Linux內(nèi)核啟動時可以看到系統(tǒng)時鐘設(shè)置信息

查看時間命令：date

設(shè)置當(dāng)前時間：date -s

date-s"2022-08-151300"

將當(dāng)前時間寫入到RTC里：hwclock -w

審核編輯：李倩

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