導(dǎo)讀

RTC是一種用于記錄時(shí)間的電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。本文通過(guò)實(shí)際案例分析RTC在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題并給出實(shí)際建議，如時(shí)間“歸零”、RTC時(shí)間誤差過(guò)大等。

RTC (Real Time Clock)：實(shí)時(shí)時(shí)鐘，是一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器，無(wú)論器件處于運(yùn)行模式、低功耗模式還是復(fù)位狀態(tài)，只要電源電壓保持在工作范圍內(nèi)，RTC就會(huì)一直工作，實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。RTC電路雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)際應(yīng)用中還是會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，例如時(shí)間“歸零”、RTC時(shí)間誤差過(guò)大等等，既涉及到硬件方面，也涉及到軟件方面。下面結(jié)合實(shí)際遇到的問(wèn)題進(jìn)行一些方案討論和建議。

另外，在32位Linux系統(tǒng)上，不可避免的會(huì)遇到2038年問(wèn)題，也放在這里一并闡述。

?從倉(cāng)庫(kù)發(fā)貨的全新產(chǎn)品，為何RTC時(shí)間是1970年？

全新產(chǎn)品，開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)時(shí)間是1970年，有兩種可能性：

產(chǎn)品RTC電池沒(méi)有正確安裝，或者鋰電池與電池倉(cāng)之間的隔離塑料墊片沒(méi)有去掉，RTC沒(méi)電不工作。

1. 安裝了RTC電池，但RTC電池已經(jīng)被耗盡，這情況一般出現(xiàn)在較長(zhǎng)時(shí)間庫(kù)存產(chǎn)品上。

提示：RTC獨(dú)立供電的產(chǎn)品，使用前必須正確安裝RTC電池，并在第一次開(kāi)機(jī)的時(shí)候設(shè)置正確的RTC時(shí)間。庫(kù)存產(chǎn)品，不安裝RTC電池，或者在安裝電池時(shí)做好供電隔離。

?產(chǎn)品運(yùn)行一段時(shí)間后，RTC變成1970年了，引起程序運(yùn)行異常

正常運(yùn)行的系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后內(nèi)核出現(xiàn)如下提示：

rtc-pcf8563 0-0051: low voltage detected, date/time is not reliable.

說(shuō)明RTC電池電壓已經(jīng)偏低。這樣會(huì)導(dǎo)致RTC時(shí)間不可靠，從而影響到Linux系統(tǒng)時(shí)間的準(zhǔn)確性。

PCF8563芯片具有電池電壓檢測(cè)功能，當(dāng)電壓低于0.9V時(shí)將無(wú)法保證時(shí)鐘信息的準(zhǔn)確性(參考圖1)，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行異常。

圖1 PCF8563RTC芯片低壓檢測(cè)功能

為了避免出現(xiàn)RTC電池電壓偏低的情況，可以做如下方面的考慮：

• 可考慮用可充電的RTC電池，并設(shè)計(jì)充電電路；
• 關(guān)閉RTC芯片的CLKOUT功能，降低RTC功耗，延長(zhǎng)RTC電池續(xù)航時(shí)間；
• 增加超級(jí)電容，正常上電時(shí)由系統(tǒng)電源供電，系統(tǒng)掉電后由超級(jí)電容供電，超級(jí)電容耗盡再用鋰電池供電。

圖2是RTC多電源供電參考原理圖。

圖2 RTC多電源供電參考原理圖

設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

RTC_VDD 僅供電給時(shí)鐘芯片的VDD引腳；

RTC_VDD供電線路上使用的二極管選型低壓降、低漏電流；

I2C 上拉電阻使用系統(tǒng)電源；

預(yù)留CLKOUT 信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，用于調(diào)試時(shí)鐘精度，調(diào)試結(jié)束后關(guān)閉該功能可減少功耗。

?讓人頭疼的“2038年”問(wèn)題

先介紹一下UNIX世界的時(shí)間，Unix紀(jì)元時(shí)間是從協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）1970年1月1日0點(diǎn)開(kāi)始算起，到現(xiàn)在的總秒數(shù)。這個(gè)時(shí)間也被稱為POSIX時(shí)間。Linux沿用UNIX時(shí)間，在32位處理器的Linux系統(tǒng)里，定時(shí)器是32位的，最大計(jì)數(shù)是0xFFFFFFFF，而在Linux系統(tǒng)中，rtc_time定義的是秒、分、小時(shí)等都是有符號(hào)整數(shù)。

struct rtc_time { int tm_sec; int tm_min; int tm_hour; int tm_mday; int tm_mon; int tm_year; int tm_wday; int tm_yday; int tm_isdst;};

32位定時(shí)器有符號(hào)整數(shù)最大計(jì)數(shù)為0x7FFFFFF，換算成十進(jìn)制是2147483647。

2147483647秒，換算成年的話，是68.09625973490614年，大概是68年零18天。所以，UNIX時(shí)間，從1970年1月1日零時(shí)起，經(jīng)過(guò)68年零18天后（確切是2038年1月19日中午1107），計(jì)數(shù)器溢出，RTC將無(wú)法正常工作。在32位系統(tǒng)上解決這個(gè)問(wèn)題，需要升級(jí)到Linux內(nèi)核到高版本，同時(shí)升級(jí)glibc，工作量很大，對(duì)一些發(fā)布較久的處理器，原廠不一定能提供新版本內(nèi)核，這是很讓人頭疼的。如果選用選用64位處理器，跑64位Linux系統(tǒng)就沒(méi)這個(gè)問(wèn)題了。

升級(jí)到64位Linux系統(tǒng)后，RTC計(jì)數(shù)器最大值為0x7FFFFFFFFFFFFFFF，換算成十進(jìn)制是9223372036854775807。9223372036854775807秒，換算成年，大約是292億年，完全不用去考慮RTC時(shí)間溢出的問(wèn)題了。